باکتری‌ها تولید دارو و سوخت پاک را متحول می‌کنند
پژوهشگران موفق شده‌اند راز یک رنگدانه زرد مرموز به نام «یاس» را که باکتری‌های عجیب بی‌هوازی تولید می‌کنند، کشف کنند. باکتری‌های بی‌هوازی همان موجودات عجیبی هستند که بدون اکسیژن زنده می‌مانند و حتی در کف اقیانوس یا روده ما زندگی می‌کنند. این رنگدانه به باکتری کمک می‌کند دیواره گیاهان را تجزیه کرده و قند تولید کند؛ قندی که می‌تواند سوخت آینده ما باشد. جالب‌تر اینکه «یاس» خاصیت آنتی‌بیوتیکی هم دارد و شاید روزی به ساخت داروهای جدید کمک کند. این کشف، پلی میان شناخت دنیای میکروب‌ها و ساخت آینده‌ای پایدار و حتی تولید انرژی پاک از زباله‌های گیاهی خواهد بود.
باکتری‌های بی‌هوازی از نخستین اشکال حیات روی زمین بودند و در زمانی وجود داشتند که اکسیژنی در جو وجود نداشت. در حالی که بسیاری از ارگانیسم‌ها برای زنده ماندن به محیطی غنی از اکسیژن وابسته هستند، بی‌هوازی‌ها در مکان‌هایی رشد می‌کنند که دیگران نمی‌توانند، در زیستگاه‌های کاملا عاری از اکسیژن مانند روده انسان یا کف اقیانوس. آنزیم‌های این باکتری‌ها حتی به اکسیژن حساس هستند. سازگاری قابل توجه آنها به طور فزاینده‌ای توجه پژوهشگران را به خود جلب می‌کند.
باکتری‌های بی‌هوازی اغلب مواد غیرمعمول تولید می‌کنند. این امر آنها را به ویژه برای پژوهش‌های علمی و زیست‌فناوری به عنوان مثال برای تولید آنتی‌بیوتیک‌ها یا زیست سوخت‌ها جذاب می‌کند. آنها همچنین با تجزیه مواد آلی مانند سلولز و بازگرداندن مواد مغذی به اکوسیستم، بازیگران ضروری در چرخه طبیعی مواد مغذی هستند.
کلستریدیوم ترموسلوم (Clostridium thermocellum) یکی از شناخته‌شده‌ترین میکروب‌های بی‌هوازی در تجزیه سلولز - جزء اصلی دیواره سلولی گیاهان - است. این باکتری سلولز را به قند تبدیل می‌کند و این قند سپس می‌تواند در تولید زیست‌سوخت‌ها مانند اتانول استفاده شود. یک رنگدانه زرد قابل رویت به نام «یاس» (Yellow Affinity Substance) یا به اختصار (YAS) که از سوی این باکتری تولید می‌شود نقش کلیدی در این فرآیند ایفا می‌کند. «یاس» تمایل بیشتری به چسبیدن به سلولز دارد. فرض بر این است که «یاس» به هدایت دقیق آنزیم‌های تجزیه‌کننده به جایی که سلولز وجود دارد، کمک می‌کند.
تجزیه و تحلیل ساختاری رنگدانه‌های باکتریایی
دانشمندان موسسه تحقیقات محصولات طبیعی و زیست‌شناسی عفونت لایب‌نیتس – موسسه هانس نول (Leibniz-HKI) و موسسه اکولوژی شیمیایی ماکس پلانک در ینا (در آلمان) اکنون برای اولین‌بار توانستند ترکیب مولکولی «یاس» را کشف و ساختار دقیق آن را مشخص کنند. آنها کشف کردند که «یاس» از چندین جزء (مولفه) معروف به سلوکسان‌تین‌ها (celluxanthenes) تشکیل شده است و با استفاده از آنالیز‌های طیف‌سنجی (NMR، MS) و آزمایش‌های برچسب‌گذاری ایزوتوپی، ساختار مولکولی این ترکیبات را تعیین کردند. علاوه بر این، آنها با انجام دستکاری ژنتیکی هدفمند، خوشه ژنی اصلی را شناسایی کردند.
رنگدانه‌ای با پتانسیل پزشکی
به طرز شگفت‌انگیزی، این رنگدانه‌ها در برابر میکروارگانیسم‌های خاصی مؤثر هستند. سلوکسان‌تین‌ها فعالیت آنتی‌بیوتیکی خفیفی علیه باکتری‌های گرم مثبت دارند از جمله پاتوژن‌های مقاومی که از نظر بالینی اهمیت دارند. درک اساس ژنتیکی بیوسنتز این ترکیبات نیز این امکان را فراهم می‌کند که سلوکسان‌تین‌ها را در آینده تولید یا اصلاح کرد.
در دنیای زنده، موجودات از باکتری‌های تک‌سلولی گرفته تا انسان‌ها، دارای دستگاه‌های داخلی پیچیده‌ای هستند که مواد لازم برای بقای آنها را تولید می‌کنند. این فرآیند، «بیوسنتز» نام دارد؛ یعنی ساخت مواد پیچیده از روی مواد ساده‌تر درون سلول.
نویسندگان اول مقاله، کیشی ایشیدا و جانا کرابه، نتایج را امیدبخش می‌دانند: «اگرچه رنگدانه‌های زرد تقریبا یک قرن است که شناخته شده‌اند؛ اما ساختار آنها تاکنون یک راز باقی مانده بود. اکنون می‌توانیم بررسی عملکرد‌های اکولوژیکی احتمالی، از جمله فعالیت ضد باکتریایی برای دفاع از منبع غذایی (سلولز) در برابر رقبا را آغاز کنیم».
گامی به سوی آینده‌ای پایدار
کشف و شناسایی سلوکسان‌تین‌ها شکاف میان درک ما از متابولیسم میکروبی و کاربرد‌های عملی آن در بخش انرژی و چه بسا در آینده در تحقیقات پزشکی را پر می‌کند. یافته‌های این پژوهش همچنین می‌تواند به بهینه‌سازی استفاده از زیست‌توده گیاهی نیز کمک کند.
زیست‌توده (Biomass) یک منبع تجدیدپذیر انرژی است که از مواد زیستی به دست می‌آید. به‌طورکلی، زباله‌هایی را که منشأ زیستی داشته باشند و از تکثیر سلولی پدید آمده باشند زیست‌توده می‌نامند.
پروژه «آنوکسی‌ژن»
این دستاورد بخشی از یک پروژه علمی بلندپروازانه به نام «آنوکسی‌ژن» (AnoxyGen) است. کریستین هرت‌ویک (Christian Hertweck) رئیس دپارتمان موسسه لایب‌نیتس هانس نول می‌گوید: هدف پروژه آنوکسی‌ژن، آزاد کردن پتانسیل پنهان باکتری‌های بی‌هوازی برای تولید ترکیبات طبیعی جدید فعال از نظر زیستی است. بسیاری از این میکروارگانیسم‌ها ژن‌هایی را در ژنوم خود برای تولید ترکیبات ارزشمند حمل می‌کنند؛ اما این ژن‌ها معمولا در شرایط استاندارد آزمایشگاهی غیرفعال باقی می‌مانند. تیم این پروژه در حال توسعه روش‌های جدید زیست‌شناسی مولکولی است تا این مسیر‌های بیوسنتزی پنهان را فعال کند؛ روش‌هایی که قبلا عمدتا برای میکروب‌های هوازی (وابسته به اکسیژن) وجود داشته‌اند.
انتهای پیام/
