Experiment s extracelulárními fosfatázami jezerních zelených řas

Ve vodních ekosystémech je velmi často limitujícím prvkem fosfor. Vodní mikroorganismy mohou obvykle využívat jen rozpuštěný anorganický fosfor. Ten je ale často vázán v různých sloučeninách nebo přichycen k částicím ve vodním prostředí, což dále omezuje jeho dostupnost pro organismy. Fosfor je proto často předmětem konkurenčního boje v planktonu. Některé mikroorganismy přitom umí využívat i rozpuštěné organické formy fosforu. Ty ale musí nejprve rozložit, k čemuž používají enzymy vylučované z buňky do okolního prostředí, extracelulární fosfatázy.

Odborníci již dlouho využívají aktivitu extracelulárních fosfatáz jako indikátor nedostatku fosforu mezi fytoplanktonem v jezerním ekosystému. Zatím ale ještě nejsou detailně známé mechanismy, které aktivitu fosfatáz u různých druhů řas řídí, především pokud jde o kyselé fosfatázy. Jaroslav Vrba z Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích a z Biologického centra AV ČR s kolegy uskutečnili experiment, v němž pomocí epifluorescenčního mikroskopu sledovali aktivitu kyselých fosfatáz jednotlivých řasových buněk v různých podmínkách. Zaměřili se přitom na dva blízce příbuzné druhy zelených řas rodu Coccomyxa, které získali ze dvou kyselých jezer s různou dostupností fosforu ve vodě.

U studovaných řas zaznamenali asi desetinásobně vyšší aktivitu specifických fosfatáz v těch případech, když řasy rostly v prostředí s rozpuštěným organickým fosforem. Výsledky studie ukazují, že schopnost řas rodu Coccomyxa produkovat extracelulární fosfatázy, společně s tolerancí vůči kyselému prostředí a zvýšenému obsahu kovů ve vodě, může být jedním z klíčových faktorů, které umožňují těmto řasám dominovat v prostředí kyselých jezer. Badatelé rovněž potvrdili, že metoda sledování aktivity enzymů pomocí fluorescenčního značení FLEA (fluorescence-labeled enzyme activity), spojená s analýzou obrazu, je velmi užitečným nástrojem pro zkoumání role fosforu v ekologii planktonu.

Vrba, J., Macholdová, M., Nedbalová, L., Nedoma, J., Šorf, M. 2018. An Experimental Insight into Extracellular Phosphatases – Differential Induction of Cell-Specific Activity in Green Algae Cultured under Various Phosphorus Conditions. Frontiers in Microbiology 9: 271.

Kontakt: prof. RNDr. JaroslavVrba CSc. (jaroslav.vrba at prf.jcu.cz)

Mikrofotografie kultur zelené řasy Coccomyxa elongata. Vlevo prostředí s anorganickým rozpuštěným fosforem, vpravo s organickým fosforem. Červeně fluorescence chlorofylu, zeleně fluorescence buněk s fosfázovou aktivitou. Kredit: Vrba et al. (2018), F