Ny forskning visar att en bakterie- och lovande mikrobiell cellfabrik inte omedelbart kommer att stängas av när den berövas kväve - istället "vänta" tills det är absolut nödvändigt för att sluta fungera.

Studien, publicerad av ett team inklusive University of Plymouth, fokuserad på encelliga cyanobakterier, som är viktiga organismer för många växters hälsa och tillväxt, eftersom de är en av mycket få grupper av organismer som kan omvandla inert atmosfäriskt kväve till en organisk form.

För att bättre förstå hur de fungerar, forskare har övervakat deras beteende när de svälts av kväve - särskilt på transkriptionsfaktorer; enheterna som styr genernas aktivitet.

Nu har teamet funnit att en särskild transkriptionsfaktor som kallas NtcA väntar på att signaler ska utföra sitt arbete när de svälter av kväve, snarare än att agera omedelbart - vilket öppnar upp en mängd frågor om hur dessa viktiga bakterier fungerar.

Matthias Futschik, Professor i bioinformatik vid Plymouth University Peninsula Schools of Medicine and Dentistry, ingick i forskargruppen, och sa:"När en växt svälter av kväve, en vanlig uppvisande faktor är att bladen blir "gula", vilket visar att fotosyntesen har slutat. Detta händer också i cyanobakterier, som skapade den fotosyntetiska apparaten som nu används av växter.

"Cyanobakterier utför syresyntesyntes och spelar nyckelroller i de globala kol- och kvävecyklerna, så det är viktigt att vi förstår så mycket som möjligt om hur de fungerar.

"Vi blev mycket förvånade över att hitta en väsentlig NtcA -bindning i samband med fördröjda uttrycksförändringar, vilket indikerar att NtcA kan uppehålla sig i ett klart tillstånd som styrs av andra faktorer. Vi trodde tidigare att transkriptionsfaktorerna agerade direkt, men vi förstår nu att de väntar. Vi tror att denna "väntan" är nyckeln till framgång i deras naturliga miljö, där näringsämnen som kväve fluktuerar ofta.

"Inför en brist på kväve, en cyanobakterie måste avgöra om den går i viloläge, som är förknippad med en allvarlig förändring i ämnesomsättningen, eller inte. Problemet är att brist på kväve i deras livsmiljö kan pågå ett par minuter, där det skulle vara skadligt att gå i viloläge, särskilt om de andra cyanobakterierna runt det fortsätter att växa och dela sig, eller bristen på kväve varar i månader, där viloläge är det enda sättet att överleva.

"Det påminner mig om situationen när du går på en vandring på landsbygden och det börjar regna - inte en helt ovanlig situation här. Du vill inte vända dig vid de första regndropparna men du vill inte heller vänta tills en full storm stormar över dig.

"Att se att cyanobakterier har kommit på en väg ut ur detta dilemma är fascinerande och gör dem mycket mer genomarbetade än vi tidigare trott.

"Vi försöker nu ta reda på hur cyanobakterierna får sin timing rätt när de ska göra åtagandet att övervintra - eller att stanna kvar på bilden av vandraren, när man ska bestämma sig för att kalla det en dag och komma ur regnet. "

Den fullständiga studien har titeln "Identifiering av den direkta regulonen av NtcA under tidig acklimatisering till kvävesvält i cyanobakteriet Synechocystis sp. PCC 6803, "och finns i Nukleinsyraforskning