Soybean protein isolate modulates monacolin K accumulation in a high producing Monascus purpureus mutant obtained by ARTP mutagenesis
تُظهر هذه الدراسة أن تدعيم طفرة عالية الإنتاج من فطر *Monascus purpureus*، والمستحثة بواسطة تقنية التطور الموجه بالضغط الحراري والضغط العالي (ARTP)، بنسبة 3% من عازل بروتين الصويا يعزز بشكل كبير تراكم الموناكولين ك من خلال تنظيم الجينات المشاركة في استقلاب الكربون المركزي واستقلاب الإنزيم المساعد المرافِق.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
في عالم التخمر، غالبًا ما تكون الفطريات الصغيرة هي الأبطال المجهولون وراء الأطعية والأدوية التي تشكل صحة الإنسان. أحد هذه الفطريات، المعروف علميًا باسم Monascus purpureus، استُخدم لقرون لإنتاج الأرز الخميري الأحمر، وهو عنصر أساسي في المطبخ الآسيوي يعمل أيضًا كمصدر طبيعي لخفض الكوليسترول. المفتاح لهذه الفائدة هو مركب محدد ينتجه الفطر يسمى موناكولين K (monacolin K)، وهو جزيء يعمل عن طريق منع قدرة الجسم على صنع الكوليسترول الزائد. ومع ذلك، نادرًا ما تكون الطبيعة مثالية؛ إذ تنتج سلالات مختلفة من هذا الفطر كميات متفاوتة من المركب المفيد، وللأسف ينتج بعضها سمًا ضارًا يسمى سيترينين (citrinin) بجانبه. ولجعل الأرز الخميري الأحمر أكثر أمانًا وفعالية، سعى العلماء طويلاً لإيجاد طرق لحث الفطر على إنتاج المزيد من "الشيء الجيد" مع إبعاد "الشيء السيئ". كما يبحثون أيضًا عن طرق لتغذية الفطر بشكل أفضل، مدركين أنه تمامًا كما يؤثر نظام الإنسان الغذائي على صحته، فإن العناصر الغذائية المتاحة للميكروب تحدد ما يمكنه بناؤه ومدى جودة نموه.
لقد تصدى الباحثون في جامعة تشيلو للتكنولوجيا ومعهد شاندونغ لتصميم وبحث صناعة تخمير الأغذية مؤخرًا لهذا التحدي من خلال الجمع بين استراتيجيتين قويتين: التحسين الوراثي والضبط الغذائي. أولاً، استخدموا تقنية تُسمى الطفرات الناتجة عن بلازما الغلاف الجوي ودرجة حرارة الغرفة لدفع الشفرة الوراثية للفطر بلطف. تتضمن هذه العملية تعريض الميكروبات لشكل متخصص من الغاز المتأين، مما يؤدي إلى إدخال تغييرات عشوائية على حمضها النووي (DNA)، تمامًا مثل خلط مجموعة من أوراق اللعب لمعرفة ما إذا كانت ستظهر يد أفضل. ومن خلال هذه المجموعة المخلطة، اختاروا سلالة طافرة جديدة، أُطلق عليها اسم Y1، والتي أثبتت أنها منتج بطل. فقد أنتجت هذه السلالة الجديدة كمية أكبر بكثير من المركب الخافض للكوليسترول مقارنة بسلالتها الأم، ومع ذلك ظلت آمنة، حيث لم تظهر أي علامات على إنتاج السم الضار.
ومع الحصول على سلالة متفوقة، طرح الفريق سؤالاً حاسمًا: هل يمكن لتغذية هذا الفطر بنوع معين من البروتين أن يعزز إنتاجه بشكل أكبر؟ لقد توجهوا إلى عزل بروتين الصويا، وهو شكل عالي التركيز من بروتين الصويا يُستخدم غالبًا في تصنيع الأغذية. ومن خلال إضافة كميات مختلفة من هذا البروتين إلى الركيزة التي ينمو عليها الفطر، اكتشفوا "نقطة مثالية" واضحة. فعندما أضافوا ثلاثة بالمائة من عزل بروتين الصويا بالوزن، أنتج الفطر كمية مذهلة بلغت 19.38 ملليغرام من المركب المفيد لكل غرام من الأرز. وكان هذا أكثر من ضعف الكمية المنتجة عند عدم إضافة بروتين إضافي، ومع ذلك، لم تكن العلاقة مجرد سيناريو "الزيادة تعني الأفضل"، إذ أدت إضافة المزيد من البروتين بما يتجاوز علامة الثلاثة بالمائة في الواقع إلى انخفاض الإنتاج، مما يشير إلى أن الفطر يحتاج إلى توازن غذائي دقيق ليزدهر.
ولفهم سبب نجاح هذه الكمية المحددة من البروتين بهذا الشكل الجيد، نظر العلماء داخل خلايا الفطر باستخدام طريقة تسمى "الترانسكريبتوميكس" (transcriptomics)، وهي طريقة تقرأ التعليمات التي تستخدمها الخلية بنشاط في لحظة معينة. لقد قارنوا الخلايا التي نمت مع جرعة البروتين المثالية بتلك التي نمت بدونه. وكشفت النتأيج عن تحول هائل في العمليات الداخلية للفطر. فقد أدت إضافة البروتين إلى تحفيز ما يقرب من ألفي جين، مما أدى إلى رفع وتيرة عمل العديد منها أو خفضها. وكانت التغييرات الأكثر أهمية قد حدثت في المسارات التي يستخدمها الفطر لتفكيك السكريات وإدارة طاقته. بدا أن البروتين قد أيقظ الآليات المسؤولة عن تحويل الكربوهيدرات إلى وقود، مما منح الخلية فعليًا محركًا أكثر كفاءة.
علاوة على ذلك، سلطت الدراسة الضوء على كيفية مساعدة البروتين للفطر في إدارة لبناته الكيميائية البنائية. فقد تم تفعيل الجينات المسؤولة عن إنشاء نوع معين من "القوة الاختزالية" — وهي شكل من أشكال الطاقة الخلوية اللازمة لبناء الجزيئات المعقدة. وهذا يشير إلى أن بروتين الصويا لم يكتفِ بتغذية الفطر فحسب، بل أعاد تنظيم الشبكة الأيضية للخلية بأكملها لإعطاء الأولوية لإنشاء المركب الخافض للكوليسترول. لقد قام الفطر أساسًا بإعادة توجيه موارده، حيث وجه المزيد من الطاقة والمواد الخام نحو خط إنتاج الجزيء المفيد. يوفر هذا البحث خارطة طريق واضحة لمستقبل التخمر، موضحًا أنه من خلال الاختيار الدقيق لسلالة قوية ثم ضبط نظامها الغذائي بدقة، يمكننا تعزيز إنتاج الأدوية الطبيعية القيمة بشكل كبير دون المساس بالسلامة.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.