Soybean protein isolate modulates monacolin K accumulation in a high producing Monascus purpureus mutant obtained by ARTP mutagenesis
Cette étude démontre que la supplémentation d'un mutant de *Monascus purpureus* à haut rendement, induit par l'ARTP, avec 3 % d'isolat de protéine de soja augmente significativement l'accumulation de monacoline K en régulant à la hausse les gènes impliqués dans le métabolisme du carbone central et des coenzymes.
Article original sous licence CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Ceci est une explication générée par l'IA d'un preprint qui n'a pas été évalué par des pairs. Ce n'est pas un avis médical. Ne prenez pas de décisions de santé basées sur ce contenu. Lire la clause de non-responsabilité complète
Dans le monde de la fermentation, de minuscules champignons sont souvent les héros méconnus derrière les aliments et les médicaments qui façonnent la santé humaine. L'un de ces champignons, connu scientifiquement sous le nom de Monascus purpureus, est utilisé depuis des siècles pour créer le riz rouge fermenté, un aliment de base de la cuisine asiatique qui sert également de source naturelle pour abaisser le cholestérol. La clé de ce bénéfice est un composé spécifique que le champignon produit, appelé monacoline K, une molécule qui agit en bloquant la capacité du corps à fabriquer un excès de cholestérol. Cependant, la nature est rarement parfaite ; différentes souches de ce champignon produisent des quantités variables du composé bénéfique, et certaines produisent malheureusement une toxine nocive appelée citrinine en parallèle. Pour rendre le riz rouge fermenté plus sûr et plus efficace, les scientifiques cherchent depuis longtemps des moyens d'inciter le champignon à produire davantage de la « bonne chose » tout en tenant la « mauvaise chose » à distance. Ils cherchent également des moyens de mieux nourrir le champignon, comprenant que, tout comme le régime alimentaire d'un humain affecte sa santé, les nutriments disponibles pour un microbe déterminent ce qu'il peut construire et la qualité de sa croissance.
Des chercheurs de l'Université de technologie de Qilu et de l'Institut de recherche et de conception de l'industrie de la fermentation alimentaire du Shandong ont récemment abordé ce défi en combinant deux stratégies puissantes : l'amélioration génétique et l'ajustement nutritionnel. D'abord, ils ont utilisé une technique appelée mutagenèse par plasma à pression atmosphérique et à température ambiante pour pousser doucement le code génétique du champignon. Ce processus, qui consiste à exposer les microbes à une forme spécialisée de gaz ionisé, introduit des changements aléatoires dans leur ADN, un peu comme si l'on mélangeait un jeu de cartes pour voir si une meilleure main apparaîtrait. À partir de ce jeu mélangé, ils ont sélectionné une nouvelle souche mutante, nommée Y1, qui s'est révélée être une productrice championne. Cette nouvelle souche a généré nettement plus de composé abaissant le cholestérol que sa souche parente, tout en restant sûre, ne montrant aucun signe de production de la toxine nocive.
Avec une souche supérieure en main, l'équipe s'est ensuite posé une question cruciale : le fait de nourrir ce champignon avec un type spécifique de protéine pourrait-il booster sa production encore davantage ? Ils se sont tournés vers l'isolat de protéine de soja, une forme hautement concentrée de protéine de soja souvent utilisée dans la fabrication alimentaire. En ajoutant différentes quantités de cette protéine au substrat de riz sur lequel le champignon poussait, ils ont découvert un point d'équilibre idéal. Lorsqu'ils ont ajouté trois pour cent d'isolat de protéine de soja par poids, le champignon a produit une quantité remarquable de 19,38 milligrammes du composé bénéfique par gramme de riz. C'était plus du double de la quantité produite lorsqu'aucune protéine supplémentaire n'était ajoutée. Cependant, la relation n'était pas un scénario simple de type « plus c'est mieux » ; ajouter encore plus de protéines au-delà de ce seuil de trois pour cent a en réalité provoqué une chute de la production, suggérant que le champignon a un équilibre nutritionnel précis pour prospérer.
Pour comprendre pourquoi cette quantité spécifique de protéines fonctionnait si bien, les scientifiques ont examiné l'intérieur des cellules du champignon à l'aide d'une méthode appelée transcriptomique, qui lit les instructions que la cellule utilise activement à un moment donné. Ils ont comparé les cellules cultivées avec la dose optimale de protéines à celles cultivées sans elle. Les résultats ont révélé un changement massif dans les opérations internes du champignon. L'ajout de la protéine a déclenché des changements dans près de deux mille gènes, augmentant ou diminuant leur expression. Les changements les plus significatifs se sont produits dans les voies que le champignon utilise pour décomposer les sucres et gérer son énergie. La protéine semblait réveiller la machinerie responsable de la transformation des glucides en carburant, donnant ainsi à la cellule un moteur plus efficace.
De plus, l'étude a mis en évidence la manière dont la protéine aidait le champignon à gérer ses blocs de construction chimiques. Les gènes responsables de la création d'un type spécifique de pouvoir réducteur — une forme d'énergie cellulaire nécessaire pour construire des molécules complexes — ont été activés. Cela suggère que la protéine de soja n'a pas seulement nourri le champignon ; elle a réorganisé tout le réseau métabolique de la cellule pour donner la priorité à la création du composé abaissant le cholestérol. Le champignon a essentiellement redirigé ses ressources, faisant circuler plus d'énergie et de matières premières vers la ligne de production de la molécule bénéfique. Cette recherche fournit une feuille de route claire pour l'avenir de la fermentation, montrant qu'en sélectionnant soigneusement une souche robuste et en ajustant ensuite son régime alimentaire, nous pouvons considérablement améliorer la production de médicaments naturels précieux sans compromettre la sécurité.
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