باکتری هایی که به کمک استخوان های ما می آیند
اسمارت کاور: تحقیقی جدید از آن حکایت می کند که کوشش برای تولید ویتامینK2 فراتر از محدودیت های طبیعی، زمینه را برای تولید محصولات سالم تر و ارزان تر فراهم می آورد.
به گزارش اسمارت کاور به نقل از اینترستینگ انجینرینگ، تحقیقی جدید نشان داده است چطور یک باکتری غذایی که به صورت گسترده استفاده می شود، می تواند ترکیب شیمیایی داخلی خویش را برای زنده ماندن مدیریت کند. این کشف زمینه را برای تولید ویتامین های محیط زیست پسندتر و ارزان تر در صنایع غذایی و سلامت فراهم می آورد.
ویتامین K۲ که با نام مناکینون نیز شناخته می شود، نقشی کلیدی در سلامت استخوان، لخته شدن خون و عملکرد قلب ایفا می کند. این ویتامین به صورت طبیعی توسط باکتری های خاصی همچون لاکتوکوکوس لاکتیس، یکی از اجزای اصلی تخمیر لبنیات، تولید می شود. این میکروب ترکیب واسطه ای ناپایدار تولید می کند که برای تمام انواع ویتامین K۲ حیاتی می باشد، اما مقدار تولید این ترکیب به اندازه ای است که فقط برای پشتیبانی از رشد خود کافی بوده و درنتیجه از تجمع سمی ماده جلوگیری می کند.
این سیستم طبیعی خود محدودکننده، چالشی برای اشخاصی به حساب می آید که تلاش دارند باکتری ها را مهندسی کنند تا ویتامین های بیشتری تولید کنند؛ برای اینکه میکروب ها تمایل دارند تولید خویش را در سطح خودکفایی حفظ کنند و همین مورد کاربردهای تجاری را کند می کند. مهندسی باکتری ها برای تولید ویتامین های بیشتر، احیانا جایگزینی برای سنتز شیمیایی که انرژی زیادی مصرف می کند یا استخراج گیاهی خواهد بود، اما محققان ابتدا باید «ترمزهای» تولید موجود در زیست شناسی آنها را درک کنند.
کارولین آجو فرانکلین، یکی از مولفان این مطالعه و مدیر انستیتو زیست شناسی مصنوعی رایس، در اینباره می گوید: میکروب های تولیدکننده ویتامین می توانند تغذیه و دارو را متحول کنند، اما نخست باید سازوکارهای ذاتی کنترل و تعادل آنها را رمزگشایی نماییم. به قول او، این مطالعه نشان داد چطور باکتری L. lactis میزان عرضه خویش را به صورت دقیق تنظیم می کند و این مساله فرصتی برای بازطراحی ژنتیکی هدفمند فراهم می آورد.
محققان با ترکیب سنسوری زیستی، مهندسی ژنتیک و مدل سازی ریاضی این فرآیند را مطالعه کردند. از آنجائیکه پیش ماده ویتامین K۲ با دشواری قابل اندازه گیری است، آنها یک سنسور زیستی بسیار حساس در یک باکتری متفاوت ساختند. این دستگاه هزاران بار حساس تر از ابزارهای معمول است و به تجهیزات آزمایشگاهی کمی نیاز دارد. در مرحله بعد، آنها سطح آنزیم های مسیر سنتز زیستی ویتامین را تغییر دادند و بازده را در شرایط مختلف اندازه گیری کردند. این نتایج به یک مدل ریاضی عرضه شد. ابتدا مدل فرض می کرد که منبع نخستین به صورت نامحدود در دسترس می باشد، اما پیش بینی ها با نتایج آزمایشگاهی همخوانی نداشت.
اولگ ایگوشین، یکی دیگر از مولفان پژوهش، در اینباره می گوید: وقتی امکان کاهش منبع نخستین را درنظر گرفتیم، خروجی مدل با داده های آزمایشی ما مطابقت پیدا کرد. این امر نشان داد تولید زمانی به حداکثر می رسد که مقدار ماده نخستین کم شود، مانند زمانی که بخواهیم با داشتن سینی های بیشتر اما بدون آرد کافی بیسکوییت های بیشتری بپزیم.
تیم پژوهشی لایه کنترلی دیگری را در ترتیب ژن های کدکننده آنزیم ها روی DNA شناسایی کرد. تغییر آرایش این ژن ها سبب شد مقدار ترکیب میانی تولیدشده توسط سلول ها تغییر کند. این مساله حکایت کننده از وجود سازوکار تکاملی است که تولید را به شیوه هایی کنترل می کند که پیشتر به صورت کامل شناخته نشده بودند.
به گفته محققان، بدین سان با تنظیم همزمان میزان منبع آغازین، بیان آنزیم ها و ترتیب ژن ها، میتوان تولید را فراتر از سقف طبیعی آن افزایش داد.
ویتامین K۲ که با نام مناکینون هم شناخته می شود، نقشی کلیدی در سلامت استخوان، لخته شدن خون و عملکرد قلب ایفا می کند. این میکروب ترکیب واسطه ای ناپایدار تولید می کند که برای تمام انواع ویتامین K۲ حیاتی می باشد، اما مقدار تولید این ترکیب به اندازه ای است که فقط برای پشتیبانی از رشد خود کافی بوده و درنتیجه از تجمع سمی ماده جلوگیری می کند.
منبع: اسمارت كاور
مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب