Dissecting nitrogen starvation signaling in Chlamydomonas: Insights from arginine-fed transcriptome profiling
Notice bibliographique
Résumé
Nitrogen (N) acquisition from environmental sources is critical for most organisms. In plants and other photosynthetic eukaryotes, the limitation of available N induces global changes in gene expression; yet, the underlying regulatory mechanisms remain largely unknown. Chlamydomonas reinhardtii primarily utilizes inorganic N sources but also thrives on organic N sources like arginine. Our recent characterization of the molecular and physiological responses of arginine-fed Chlamydomonas cultures reveals a stark resemblance to the responses invoked by N starvation. To determine if arginine feeding triggers full-scale N starvation responses in the absence of metabolic N limitation, we compared the transcriptomes of arginine-fed cultures with those of early and late stages of N starvation. Our analysis shows that arginine-fed cells maintain both the N starvation-induced upregulation of N scavenging genes and genome-wide downregulation of genes involved in energy-producing carbon flow during exponential growth. Our study defines the N starvation-triggered gene regulatory network in two tiers: the early response involves N scavenging within the first two hours, and the late response includes the rerouting of energy-producing carbon flow into the biosynthesis of energy storage molecules. This regulation operates independently of growth, allowing cells to balance N and carbon budgets regardless of growth status. Our findings pave the way for future research on the triggers of N starvation responses in photosynthetic eukaryotic organisms and the strategies to enhance the production of starvation-associated high-value products in microalgae. • The genes that are commonly regulated by N-depletion and arginine-feeding compared to N-replete cultures are collected as N starvation-specific genes. • N starvation signal activates N scavenging genes and represses photosynthesis-related genes. • Arginine-fed culture provides a stress-free cell model for bona fide N starvation signaling and responses. • Arginine-fed cells represent N-heterotrophy, where energetic carbon can be redirected to the biosynthesis of carbon storage molecules, such as TAG, at the expense of organic N for growth.
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».