حتماً اسم ویتامین K2 به گوشتون خورده؛ همون ویتامینی که کلی برای سلامتی استخون و قلب لازمه و البته توی لخته شدن خون هم نقش مهمی داره. حالا یه کشف تازه به ما نشون داده که چطوری یه باکتری معروف به اسم Lactococcus lactis (خیلی از محصولات لبنی مثل پنیر و ماست رو با همین می‌سازن)، خودش رو تنظیم می‌کنه تا فقط به اندازه نیازش ویتامین K2 تولید کنه، نه بیشتر. این یعنی وقتی بخوایم این باکتری رو دستکاری کنیم تا کلی ویتامین K2 بسازه، خودش یه جورایی جلوشو می‌گیره!
حالا چرا این موضوع مهمه؟ چون تولید ویتامین K2 به روش معمول (چه از گیاه‌ها و چه با سنتز شیمیایی) سخت و گرون و انرژی‌بره. اگه بتونیم میکروب‌ها رو جوری مهندسی کنیم که خودشون کلی ویتامین K2 تولید کنن، دیگه لازم نیست این همه منابع صرف کنیم و یه روش سبز و ارزون‌تر گیرمون میاد.
ولی خب، طبیعت همیشه یه چالش جلوی پای دانشمندا می‌ذاره: این باکتری‌ها طبق سیستم دفاعی خودشون معمولاً فقط تا جایی ویتامین می‌سازن که خودشون نیاز دارن و اگه بیشتر تولید کنن، براشون سمی میشه. پس برای اینکه بتونیم سطح تولید ویتامین رو بالا ببریم، باید دقیق بفهمیم اون ترمزای تولید کجا کار می‌کنن.
توی این تحقیق جدید، یه تیم دانشمند باحال از ابزارهای مختلف مثل biosensor (یعنی حسگری که داخل سلول مقدار یک ماده رو با دقت فوق‌العاده اندازه می‌گیره)، مهندسی ژنتیک و مدل‌سازی ریاضی استفاده کردن. جالب اینجاست که اون بخش اولیه ویتامین K2 که توی باکتری ساخته میشه، انقدر کم و حساسه که با روشای معمول نمی‌شه به راحتی پیداش کرد. پس اینا اومدن یه باکتری دیگه رو مهندسی کردن تا مثل یه حسگر فوق حساس براشون کار کنه و مقدار این ماده رو نشون بده (یعنی یه biosensor واقعی ساختن که چند هزار برابر حساس‌تر از ابزارای دیگه‌ست!).
اونا بعدش اومدن سطح آنزیم‌ها (اونایی که مراحل ساخت ویتامین رو کنترل می‌کنن) رو بالا و پایین کردن و دیدن خروجی ویتامین K2 چه جوری فرق می‌کنه. بعد کلی داده جمع کردن و توی یه مدل ریاضی ریختن تا واکنش میکروب رو پیش‌بینی کنن. اول فکر می‌کردن همیشه مواد اولیه ویتامین به اندازه کافی وجود داره، ولی نتایج‌شون نخورد به داده‌های آزمایشگاه! آخرش فهمیدن وقتی مواد اولیه تموم میشه، حتی با اینکه عوامل تولید رو زیاد کردی، مثل اینه که بخوای با سینی بیشتر کوکی بپزی ولی آردت کمه؛ آخرش تولید محدود میشه.
یه کشف دیگه هم کردن که خیلی جالبه: این که ترتیب ژن‌های آنزیم‌ساز توی DNA باکتری هم مهمه؛ یعنی اگر این ژن‌هارو جابجا کنین، مقدار محصول نهایی فرق می‌کنه! DNA همون نقشه ژنتیکی سلول‌هاست که دستور ساخت همه اجزای بدن یا باکتری رو تو خودش داره. این نشون می‌ده با یه روش تکاملی هوشمند، باکتری خودش کنترل می‌کنه که بیشتر از حدش تولید نکنه.
طبق حرف‌های دانشمندها، با تغییر همزمان مقدار مواد اولیه، تنظیم بیان آنزیم‌ها و ترتیب ژن‌ها، میشه اون سقف تولید طبیعی رو پشت سر گذاشت. یعنی میشه تولید ویتامین K2 رو توی این باکتری‌ها به حد صنعتی رسوند. این یعنی مثلاً پروبیوتیک‌هایی طراحی کنیم که توی بدن آدم ویتامین K2 بیشتری آزاد کنن، یا فرایند تخمیر (تخمیر یعنی همون فرآیندی که توش باکتری‌ها میان و مواد غذایی رو به ترکیبات مفید مثل ماست، پنیر یا حتی نوشیدنی‌های تخمیری تبدیل می‌کنن) رو بهینه کنیم تا نتیجه نهایی مکمل‌های غذایی یا غذاهای قوی‌تر و ارزون‌تری باشه.
در نهایت، این مطالعه که توی مجله معتبر mBio چاپ شده و حمایت مالی ازش توسط بنیاد پیشگیری و تحقیقات سرطان تگزاس و بنیاد ملی علوم آمریکا بوده، یه قدم مهم توی روش‌های جدید تولید ویتامین‌ها با استفاده از میکروب‌ها به حساب میاد.
اگه اهل مکمل یا غذاهای پروبیوتیک هستی و یا می‌خوای استخون و قلب قوی‌تری داشته باشی، خبر خوب اینه که با این مدل مهندسی میکروبی، احتمالاً در آینده ویتامین‌های تقویتی طبیعی و ارزون‌تر دمه دستت خواهد بود!
منبع: +
