Ewolucja w jogurcie

Streptococcus thermophilus

Zainteresowanie tym, czy Actimel szkodzi, jest nadal całkiem spore. A skoro już ciekawi dowiedzą się, że nie szkodzi (no, dobra, można się przyczepić, że ma sporo cukru…), może będą chętni do przeczytania o genetyce bakterii jogurtowych.

Dzięki fermentacji mlekowej przeprowadzanej przez różne mikroby z mleka można otrzymać zsiadłe mleko, kefir, jogurt, mleko acidofilne itp. Np. kefir powstaje dzięki  bakteriom Streptococcus lactis, S. cremonis, i Lactobacillus, oraz drożdżom Pluiveromyces fragilis (taka mieszanka określana jest jako grzybek kefirowy), natomiast jogurt dzięki bakteriom Streptococcus thermophilus i Lactobacillus bulgaricus. Smak jogurtu zawdzięczamy związkom wytworzonym przez bakterie w procesie fermentacji laktozy. Są to m. in. kwas mlekowy, aldehyd octowy i acetoina. Ich ilość zależy od proporcji i jakości szczepów bakterii jogurtowych. Związki te powodują, że kwasowość mleka rośnie, przez co wytrąca się kazeina. S. thermophilus i L. bulgaricus blisko ze sobą współpracują (protokooperacja) – związki produkowane przez S. thermophilus, takie jak kwas mrówkowy czy kwas pirogronowy, stymulują wzrost  L. bulgaricus. On z kolei wytwarza aminokwasy, które stymulują wzrost S. thermophilus.

Fermentacja mlekowa to niezły sposób na przedłużenie trwałości tego napoju, zatem nic dziwnego, że ludzie wykorzystują ją od bardzo dawna. Nic dziwnego, że postanowili zbadać genomy bakterii, które ją przeprowadzają. Genom bakterii jogurtowej Streptococcus salivarius subsp. thermophilus (w skrócie S. thermophilus) zsekwencjonowano w 2004 (Bolotin i in 2004), a genom Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus (w skrócie L. bulgaricus) dwa lata później (van de Guchte i in. 2006).

Sztuka prosto z laboratorium

Sztuka prosto z laboratorium, czyli plaża z zachodzącym słońcem narysowana za pomocą posiewów bakteryjnych szczepów wykazujących ekspresję różnych pochodnych GFP i dsRFP: BFP, mTFP1, Emerald, Citrine, mOrange, mApple, mCherry and mGrape. Autor: Nathan Shaner, zdjęcie: Paul Steinbach, wykonane w laboratorium Rogera Tsiena w 2006.

GFP, czyli Green Fluorescent Protein (zielone białko fluoryzujące), to mające 238 aminokwasów białko z meduzy Aequorea victoria, które wykazuje fluorescencję w wyniku wzbudzenia niebieskim światłem. Dzięki wprowadzeniu do niego dodatkowych mutacji naukowcy stworzyli najpierw białko o silniejszej fluorescencji, a potem inne warianty kolorystyczne widoczne na rysunku.

GFP (i jego warianty) jest wykorzystywane jako białko reporterowe do mierzenia ekspresji genu, a także do badania na żywo lokalizacji różnych białek w komórce (po fuzji z genem kodującym inne białko), a także losów komórek w organizmie. Poza tym bywa wykorzystywane jako biosensor. Stworzono już wiele fluoryzujących organizmów, w tym myszy, świnie i małpę (ale małpa nie świeciła), itd. Świecące ryby z gatunku danio pręgowany, które stworzono z myślą o żywych czujnikach wykrywających zanieczyszczenia w wodzie, to pierwsze GMO, które już od kilku lat pod nazwą GloFish można kupić jako rybki akwariowe np. w USA. W Europie nie wydano zezwolenia na ich sprzedaż.

Sałata dla cukrzyków

Plant Biotechnology Journal donosi o postępach w dziedzinie tworzenia genetycznie modyfikowanych roślin zawierających insulinę. Brak lub nieprawidłowe działanie tego hormonu powoduje cukrzycę. Wyróżnia się kilka typów tej choroby: cukrzycę typu 1 (insulinozależną), kiedy trzustka nie produkuje insuliny, cukrzycę typu 2 (insulinoniezależną), kiedy insuliny jest za mało, albo komórki na nią nie odpowiadają (insulinooporność), a także cukrzycę ciężarnych. Istnieją też cukrzyce wtórne związane z innymi chorobami lub podawaniem pewnych leków. Cukrzycę typu 1 (a także niektóre przypadki cukrzycy typu 2) leczy się przez podawanie insuliny. Początkowo izolowano ją z trzustek zwierzęcych, obecnie produkuje się ten hormon w bakteriach i drożdżach. Podawany jest najczęściej w zastrzykach, ostatnio pojawiła się też insulina w preparatach do inhalacji.

GMO i kuchnia włoska

Połączenie pomidorów z bazylią dość często pojawia się w wielu różnych potrawach. Izraelscy naukowcy postanowili oszczędzić kucharzom pracy i odtworzyć to połączenie metodami inżynierii genetycznej. W Nature Biotechnology można przeczytać, co się stało, kiedy wrzucili do pomidorów gen pochodzący z bazylii cytrynowej pod kontrolą promotora włączającego się podczas dojrzewania. Gen koduje enzym syntazę geraniolu – odkrytego początkowo w geranium (bodziszkach) związku, który ma różany zapach. Z geraniolu powstaje wiele innych związków, pachnących zwykle cytryną lub różami.

Tak spreparowane pomidory zaczęły produkować geraniol, a także przerabiać go na różne związki o intensywnym zapachu, np. nerol, czy citronellol, które nie występowały w ogóle w kontrolach. Nie obyło się bez skutków ubocznych. Geraniol powstaje z dwufosforanu geranylu, który normalnie jest wykorzystywany przez pomidor do produkcji likopenu – jednego ze związków nadających dojrzałym owocom intensywnie czerwony kolor. Kiedy większość dwufosforanu geranylu była wykorzystywana do produkcji geraniolu, niewiele zostawało na wytwarzanie likopenu, i pomidory były znacznie jaśniejsze od niemodyfikowanych genetycznie kontroli. Poza tym spadło stężenie innych związków wpływających na zapach, o których uważa się, że powstają w wyniku rozkładu likopenu.

Autorzy pracy poczęstowali swoim dziełem ochotników. Większość (79%) uznała, że transgeniczne pomidory pachną mocniej, niż kontrolne. Nowe zapachy określano jako różany, cytrynowy i pomidorowy. Także podczas jedzenia 86% badanych zauważyło różnicę między zmodyfikowanym i niezmodyfikowanym pomidorem, przy czym 68% twierdziło, że silniejszy zapach ma pomidor transgeniczny. 60% osób próbujących bazyliopomidora stwierdziło, że jest on smaczniejszy. 35% wolało tradycyjny.

Naukowcy mają nadzieję, że takie zmiany umożliwią dłuższe przechowywanie transgenicznego pomidora (i jego następców), ponieważ niektóre z wytwarzanych związków aromatycznych mają działanie przeciwbakteryjne i przeciwgrzybicze. Poza tym daje to szansę na produkcję pomidorów, które naprawdę pachną jak pomidor, także w trakcie jedzenia. Taka odmiana powinna się cieszyć dużą popularnością wśród kupujących. Może skończy się narzekanie, że nowoczesne metody produkcji zabiły smak i zapach prawdziwych warzyw? A może mając do wyboru niepachnący niemodyfikowany albo pachnący i modyfikowany genetycznie pomidor większość ludzi wybierze ten niemodyfikowany?

Transgeniczny komar przeciwmalaryczny

Malaria to choroba zakaźna wywoływana przez zarodźce z rodzaju Plasmodium przenoszone przez samice komara Anopheles. Rocznie umiera na nią ponad milion ludzi, najwięcej ofiar stanowią dzieci w Afryce. Jednym z pomysłów na zmniejszenie liczby przypadków zachorowań jest stworzenie i wprowadzenie do środowiska transgenicznych komarów, które są odporne na zarodźca. Naukowcy zajmujący się tymi badaniami mają nietypowy problem. Zazwyczaj przy badaniach nad GMO robi się wszystko, żeby nie krzyżowały się z nietransgenicznymi roślinami, i żeby transgen się nie rozprzestrzeniał. W przypadku badań nad komarami chodzi o to, żeby gen chroniący komary przed zarodźcem mógł rozpowszechnić się w populacji dzikich komarów. Proponowane są różne metody, np. zastosowanie bakterii symbiotycznych czy wykorzystanie zjawiska odchylenia mejotycznego (meiotic drive) – genów, które zakłócają losowość selekcji podczas mejozy i w związku z tym zwiększają swoją liczbę w populacji. Najlepszym rozwiązaniem byłoby, gdyby transgen odporności na zarodźce zapewniał posiadającym go komarom przewagę selekcyjną (a przynajmniej nie zmniejszał ich dostosowania). Jednak jak dotychczas transgeniczne komary przegrywały z dzikimi.

Bezpieczne GMOrzeszki?

Alergia na orzeszki ziemne występuje u około 2% ludzi na świecie. Najczęściej spośród alergii pokarmowych wywołuje wstrząs anafilaktyczny. Choć w orzeszkach wykryto ponad 20 alergenów, najczęściej uczulają Ara h1, Ara h2 i Ara h3 – białka, które służą jako materiały zapasowe dla rozwijającego się zarodka rośliny. Ara h1 i Ara h2 są rozpoznawane przez przeciwciała 70 – 90% pacjentów z alergią na orzeszki, a Ara h3 przez około 50%. Trwają prace nad szczepionką ale na razie jedynym sposobem na tę alergię jest unikanie kontaktu z alergenem.

Tymczasem w Plant Science można przeczytać, że odkryto jeszcze jedno białko z tej rodziny. Ara h3-im różni się nieco od swoich krewniaków. Jeden jego koniec jest całkiem inny, a pewnych elementów nie ma w ogóle, między innymi jednego z miejsc (epitopów), do którego wiążą się przeciwciała IgE alergików. Na podstawie sekwencji stwierdzono, że przyjmuje inną strukturę w przestrzeni. Naukowcy sprawdzili więc, czy białko to jest rozpoznawane przez przeciwciała z surowicy alergików. I te same przeciwciała, które rozpoznawały pozostałe alergeny Ara h, nie wiązały się z Ara h3-im.

Autorzy pracy mają nadzieję, że jeśli testy na większej grupie pacjentów potwierdzą, że „Ara h3-im jest słabszym alergenem niż pozostałe białka z rodziny Ara h3, badania te mogą dostarczyć informacji potrzebnej do stworzenia hipoalergicznego orzeszka ziemnego przez wyciszenie głównych alergenów i selekcję białek o mniejszej alergenności przez hodowlę mutantów i/lub inżynierię genetyczną„. Pytanie tylko, czy będą chętni, żeby jeść nieuczulające ale zmodyfikowane genetycznie orzeszki.