بررسی کاربردهای بهداشتی، تغذیه ای و زیست محیطی باکتری های جدید قطب جنوب

یک همکاری علمی بین دانشگاه سائوپائولو (USP) در Ribeirão Preto، برزیل، و موسسه تحقیقات بیولوژیکی Clemente Estable (IIBCE) در مونته ویدئو، اروگوئه، در حال آزمایش دو باکتری جدید است که ده سال پیش در قطب جنوب کشف شده اند تا بررسی امکان کاربرد در مراقبت های بهداشتی، فرآوری مواد غذایی و توانبخشی محیطی.

مقاله ای که بخشی از نتایج را شرح می دهد در شماره مارس مجله منتشر شد زیست شناسی مصنوعی ACS، انتشارات انجمن شیمی آمریکا.

استفاده از باکتری ها در بیوتکنولوژی مزایای بالقوه زیادی برای انسان و کره زمین دارد، از جمله عدم وجود زباله های سمی و عدم وابستگی به منابع انرژی فسیلی. باکتری ها موجودات میکروسکوپی هستند که توانایی سازگاری با محیط های مختلف و انجام طیف وسیعی از عملکردهای مهم را دارند. باکتری های بازیابی شده از مناطق افراطی زمین دارای ویژگی های فیزیولوژیکی جالب تری هستند. قطب جنوب سردترین قاره است که دمای آن از 10- تا 60- درجه سانتیگراد در زمستان و از 5- تا 20- درجه سانتیگراد در تابستان متغیر است.

باکتری هایی با آنزیم های سازگار با سرما به عنوان سایکروفیل شناخته می شوند. آنزیم ها پروتئین هایی هستند که واکنش های شیمیایی خاصی را کاتالیز می کنند. آنزیم های تولید شده توسط سایکروفیل ها برای فرآیندهای بیوتکنولوژیکی بسیار مهم هستند زیرا حتی در دماهای پایین نیز بسیار فعال می مانند. در نتیجه، آنها ارزان تر و پایدارتر از آنزیم های تولید شده توسط باکتری ها در محیط های معتدل هستند.

باکتری‌های جدا شده از محیط، اغلب به سختی «بومی‌سازی» با توجه به استفاده از آنزیم‌هایشان بسیار دشوار است. ما دو باکتری متعلق به جنس را مورد مطالعه قرار دادیم سودوموناس جدا شده از رسوبات در قطب جنوب. آنها هر دو گونه جدیدی هستند که قبلاً هرگز توصیف نشده اند. ما تصمیم گرفتیم ببینیم که آیا می‌توانیم از متابولیسم آنها با ابزارهای ویرایش ژنی خود بهره ببریم و موفق شدیم عملکرد صحیح چندین پلاسمید را در این دو باکتری ایجاد کنیم و استفاده از آنها را برای بیان آنزیم‌های روان دوست در کاربردهای بیوتکنولوژی تسهیل کنیم.

María Eugenia Guazzaroni، آخرین نویسنده مقاله و استاد بخش زیست شناسی دانشکده فلسفه، علوم و ادبیات Ribeirão Preto (FFCLRP-USP)

تحقیقات او توسط FAPESP پشتیبانی می شود.

برنامه های کاربردی

پلاسمیدهای باکتریایی مولکول‌های کوچک DNA هستند که معمولاً در شبیه‌سازی باکتری‌ها استفاده می‌شوند. پلاسمیدهای بیانی برای تولید پروتئین های خاص استفاده می شوند. پلاسمید به سلول وارد می شود و در آنجا تکثیر می شود و پروتئین توسط DNA آن بیان می شود.

پلاسمیدهای بیانی به طور گسترده در تحقیقات علمی و شرکت های داروسازی و بیوتکنولوژی برای تولید مقادیر زیادی از پروتئین های نوترکیب خاص برای توسعه درمان های پزشکی با هورمون ها یا آنتی بادی ها استفاده می شوند.

همچنین می توان از آنزیم های روان دوست برای تولید غذاهای یخچالی مانند بستنی و ماست با کیفیت و بافت بالا استفاده کرد. یکی دیگر از کاربردها شامل مواد افزودنی در مواد شوینده و پودر لباسشویی برای بهبود کارایی حذف لکه و کثیفی است. این آنزیم‌ها در دماهای نسبتاً پایین عمل می‌کنند و بنابراین می‌توانند برای شستن لباس‌ها در آب سرد استفاده شوند و در مصرف انرژی صرفه‌جویی کنند. آنها همچنین کیفیت مواد شوینده و پودر لباسشویی را بهبود می بخشند، به طوری که لباس ها و سایر اقلام ساخته شده از پارچه کمتر آسیب می بینند و ماندگاری بیشتری دارند.

از آنزیم های روان دوست نیز می توان در زیست پالایی برای حذف آلاینده ها از محیط های سرد مانند قطب جنوب استفاده کرد.

همکاری فرامرزی

این مطالعه با همکاری دانشمندان اروگوئه‌ای انجام شد که باکتری‌های جدید را در سال 2012 در قطب جنوب کشف کردند و از سال 2018 با گروه Ribeirão Preto کار می‌کردند. بورسیه تحصیلی برای تحرک آموزشی در موسسات تحقیقاتی خارج از کشور در حوزه های اولویت دار توسط آژانس ملی تحقیقات و نوآوری اروگوئه اعطا می شود. [ANII] در سال 2018، گوآزارونی، که دارای مدرک دکترای بیوشیمی و زیست‌شناسی مولکولی از ایستگاه آزمایشی زیدین (EEZ) در گرانادا است، که توسط شورای تحقیقات ملی اسپانیا (CSIC) اداره می‌شود، با مدرک فوق‌دکتری در متاژنومیکس محیطی و متاژنومیکس عملکردی محیط‌های شدید نیز گفت. در اسپانیا و همچنین تحصیلات فوق دکترا در FFCLRP-USP.

علاوه بر Guazzaroni و Amarelle، دیگر نویسندگان مشترک مقاله دیگو ام. رولدان و النا فابیانو هستند که هر دو وابسته به بخش بیوشیمی میکروبی و ژنومیک IIBCE هستند.