Uspešna priprava gensko spremenjene oljne rastline z visoko vsebnostjo omega-3 polinenasičenih maščobnih kislin.

UVOD IN OPREDELITEV PROBLEMA

Veliko današnjih bolezni je tesno povezanih z vrsto hrane, ki jo zaužijemo.

Polinenasičene maščobne kisline (PUFA) vsebujejo v svoji molekulski strukturi več kot eno dvojno vez. Med PUFA uvrščamo neesencialne, kot tudi esencialne ω-3 in ω-6 maščobne kisline, katere sodelujejo v številnih fizioloških procesih in je njihov vnos s hrano obvezen. V današnji prehrani so ω-6 maščobne kisline najpogosteje prisotne, medtem ko s prehrano zaužijemo premalo ω-3 maščobnih kislin. Moderno prehranjevanje je spremenilo optimalno razmerje vnosa ω-3 in ω-6 maščobnih kislin v napačno (20-50:1), kar povezujejo s številnimi obolenji. Največ ω-3 maščobnih kislin vsebujejo olja morskih rib in nekatera rastlinska olja (laneno olje in repično olje), toda le ribje olje vsebuje zdravju pomembne EPA (eikozapentanojska maščobna kislina) in DHA (dokosapentanojska maščobna kislina) ω-3 maščobne kisline. Zaradi številnih dokazanih zdravju ugodnih učinkov vnašanja ω-3 maščobnih kislin, se je močno povečala proizvodnja ribjega olja. Posledično je povečano lovljenje privedlo do skorajšnjega izumrtja določenih vrst rib in pa do ogromnega onesnaževanja morij. Zato je potrebno nujno poiskati nove vire ω-3 maščobnih kislin s podobno maščobnokislinsko sestavo, kot jih ima ribje olje.

CILJ RAZISKAVE

Avtorji članka so želeli spremeniti maščobnokislinsko sestavo oljne rastline navadni riček (C. sativa), v maščobnokislinsko sestavo podobno ribjemu olju. Tako pripravljena rastlina bi v svojih semenih kopičila ogromne količine EPA in DHA maščobnih kislin.

POSTOPEK DELA

Za genetsko manipulacijo so izbrali rastlino C. sativa, ker je pogosto uporabljena oljna rastlina za proizvodnjo olja, enostavna je za gojenje in vsebuje naravno prisotno ALA (alfa-linolenska maščobna kislina) ω-3 maščobno kislino.

Pripravili so dva genska konstrukta p5_EPA, kateri je vseboval potrebne encime za biosintezo EPA maščobne kisline in pa konstrukt p7_DHA, kateri je vseboval potrebne encime za biosintezo, tako EPA kot tudi DHA maščobnih kislin. Pet genski konstrukt p5_EPA je vseboval delta-6 desaturazni gen iz fitoplanktona O. tauri, delta-5 desaturazni gen iz glive Thraustochytrium sp., delta-12 desaturazni gen plesnivke Phytophthora sojae, ω-3 desaturazni gen iz Phytophthora infestans in delta-6 elongazni gen iz rastline P. patens. Sedem genski konstrukt p7_DHA pa je vseboval še dodatna dva gena delta-5 elongazni gen iz O. tauri in delta-4 desaturazni gen fitoplanktona Emiliania huxleyi. Oba konstrukta sta vsebovala za semena značilna promotorska in terminatorska zaporedja. Končna transformacijska vektorja sta vsebovala še ustrezna selekcijska markerja. Tako skonstruirane vektorje so vnesli v bakterijo Agrobacterium tumefaciens. Rastlino navadni riček so nato izpostavili suspenziji teh bakterij. Iz semen genetsko modificiranih rastlin so analizirali metilne estre maščobnih kislin. Semenom rastlin, ki so izražali konstrukt p5_EPA, so določili razmerje med ω-3 in ω-6 in je znašal 9:1 v prid ω-3 maščobnih kislin. Semena, ki so izražala konstrukt p7_DHA pa so vsebovala količine EPA in DHA primerljive s količinami teh maščobnih kislin v ribjem olju. Z lipidomiko so okarakterizirali akumulirane maščobne kisline. Pokazali so, da se EPA vgradi predvsem v triacilglicerole (TAG>DAG) , DHA pa pretežno v diacilglicerole (DAG>TAG). Nato jih je zanimalo še v kateri tip celičnih fosfolipidov (fosfatidilholin, fosfatidiletanolamin, fosfatidilinozitol, fosfatidilserin) so se vgradile EPA oz. DHA maščobne kisline. Ugotovili so, da se je EPA vgradila enakomerno med vse tipe fosfolipidov, DHA pa so pretežno zaznali v fosfatidiletanolaminu. Maščobnokislinska analiza (FID) je pokazala, da se v semenih naravno prisotne maščobne kisline, kot so oleinska kislina, linolna kislina in linolenska kislina, v procesu biosinteze pretvorijo v ω-3 maščobne kisline.

ZAKLJUČEK

Omega-3 maščobne kisline so polinenasičene maščobne kisline, ki so za zdravje človeka nujno potrebne. Ravno zaradi številnih dokazanih ugodnih lastnosti, ki jih predpisujejo uživanju ω-3 maščobnih kislin, se je povpraševanje po njih močno povečalo. Trenutno je vir DHA in EPA maščobnih kislin le ribje olje. Ruiz-Lopez in sodelavci so pokazali, da se z uporabo genskega inženiringa da uspešno pripraviti rastlino, katere olje vsebuje podobno maščobnokislinsko sestavo kot ribje olje.