Impactos metabólicos em Chlamydomonas reinhardtii CC503 cultivada com ureia em condições autotróficas e mixotróficas

Abstract

A ureia por ser uma molécula que contém C e N, e de abundante disponibilidade em ambientes aquáticos é amplamente utilizada como fonte de N. Entretanto, as vias metabólicas nas quais a ureia está envolvida, bem como a regulação das mesmas ainda não são bem conhecidas em microalgas. Assim, o objetivo desse trabalho foi investigar como a cepa de C. reinhardtii CC503 responde à utilização de ureia como fonte de N sob condições de autotrofia e mixotrofia por meio de análises fisiológicas e metabólicas. Os resultados obtidos comprovam que o cultivo com ureia configura uma condição de mixotrofia, porém a incorporação do C proveniente da molécula é feita via ciclo de Calvin como a assimilação inorgânica. Ao cultivarmos com acetato e ureia, observou-se que a condição de estresse ocasionada pela metabolização do acetato é atenuada, provavelmente pelo suprimento adicional de C inorgânico da ureia. Adicionalmente, verificou-se os o suprimento de C é um fator impactante na variação temporal dos parâmetros bioquímicos e que o C proveniente da ureia é uma fonte importante desse nutriente principalmente na ausência de acetato. Nossos resultados indicam que a alta razão C:N na presença de acetato torne menos evidentes os efeitos do suprimento de C pela ureia e que a presença dessa fonte orgânica de nitrogênio é capaz de atenuar os efeitos oxidativos do metabolismo de acetato, como inibição da fotossíntese, drástico aumento da velocidade de crescimento e o padrão de acúmulo de compostos. Palavras-chave: Autotrofia. Carbono. Metabolismo. Mixotrofia. Nitrogênio. Ureia.

Urea, being a molecule that contains C and N, and of abundant availability in aquatic environments is widely used as a source of N. However, the metabolic pathways in which urea is involved, as well as their regulation are still not well known in microalgae. Thus, the objective of this work was to investigate how the strain of C. reinhardtii CC503 responds to the use of urea as a source of N under conditions of autotrophy and mixotrophy through physiological and metabolic analyzes. The results obtained prove that the cultivation with urea constitutes a condition of mixotrophy, however the incorporation of C from the molecule is done via the Calvin-cycle as inorganic assimilation. When cultivating with acetate and urea, it was observed that the stress condition caused by the acetate metabolism is attenuated, probably by the additional supply of inorganic C from urea. Additionally, it was found that the supply of C is an impacting factor in the temporal variation of biochemical parameters and that the C from urea is an important source of this nutrient, especially in the absence of acetate. Our results indicate that the high C: N ratio in the presence of acetate makes the effects of urea C supply less evident and that the presence of this organic nitrogen source is able to attenuate the oxidative effects of acetate metabolism, as an inhibition of photosynthesis, drastic increase in the speed of growth and the pattern of accumulation of compounds. Keywords: Autotrophy. Carbon. Metabolism. Mixotrophy. Nitrogen. Urea.