تولید ذرت تراریخته مقاوم به آفلاتوکسین

منتشر شده در جمعه, 16 اسفند 1398 17:59

قارچ Aspergillus سم آفلاتوکسین را تولید می‌کند که جزء مایکوتوکسین‌ها و سرطان‌زاست. تقریبا 5 میلیارد نفر در جهان که عمدتاً از کشورهای در حال توسعه هستند به طور مداوم در معرض آلودگی با آفلاتوکسین از طریق مواد غذایی قرار می‌گیرند.

طی چند دهه اخیر انجمن‌های تجارتی و علمی جهت از بین بردن آفلاتوکسین در محصولات غذایی، به صورت مشترک تحقیقات بسیاری را انجام داده‌اند. از جمله استفاده از استرین‌های غیر سمی قارچ آسپرژیلوس برای رقابت با استرین‌های طبیعی تولیدکننده سم، اصلاح محصولات حساس جهت ایجاد مقاومت در برابر قارچ یا سم، استفاده از عوامل کلات‌کننده برای اتصال به سم که آن را از لحاظ بیولوژیکی از دسترس خارج می‌کند. علی‌رغم این تلاش‌های مشترک، در حال حاضر هر ساله میلیون‌ها تن از محصولات مختلف که ذرت مهم‌ترین آنهاست، به دلیل مقادیر بالای آفلاتوکسین تلف می‌شوند.

البته فناوری‌های امیدبخشی جهت مبارزه با مایکوتوکسین‌ها در حال شکل‌گیری است. یکی از این پیشرفت‌ها، فناوری خاموشی ژن القاشده توسط میزبان (HIGS) است. از این روش می‌توان جهت کاهش آفلاتوکسین در ذرت طی مرحله پیش برداشت استفاده کرد.

فناوری خاموشی ژن از دو یافته اخیر علمی بهره می‌برد:

یکی اینکه همه سلول‌های یوکاریوتی حاوی دستگاه‌های مهار ژنی هستند. به این صورت که مولکول RNA دو رشته‌ای (dsRNA) با یک توالی خاص طراحی و به سلول وارد می‌شود. سپس dsRNA با فعالیت آنزیمی موسوم به دایسر به قطعات حدود 25 نوکلئوتیدی بریده می‌شود. این قطعات دو رشته‌ای کوچک، RNA تداخل‌کننده کوچک (siRNA) نام دارند. siRNA با یک کمپلکس پروتئینی به نام کمپلکس خاموش‌کننده القاشده RNA (RISC) ادغام می‌شود و کمپلکس را به‌سمت mRNA مکمل هدف خود (mRNA همولوگ) هدایت می‌کند. آنزیم آرگونات که عضوی از کمپلکس RISC است، سبب شکستن این mRNA که تشابه توالی با siRNA دارد، می‌شود. در نتیجه mRNA از دسترس خارج  و بنابراین به پروتئین ترجمه نمی‌شود. با فقدان پروتئین، فعالیت آنزیمی مربوطه انجام نمی‌شود.

دیگری اینکه مولکول‌های siRNA قادر به گذر بین گیاه میزبان و پاتوژن آلوده‌کننده آن هستند.

در مورد ذرت، پروتئین هدف، آنزیمی است به نام polyketide synthase که توسط قارچ Aspergillus تولید می‌شود و در مسیر بیوسنتز آفلاتوکسین با تولید پیش‌ماده بیوشیمایی آن ایفای نقش می‌کند لذا با شکستن mRNA این آنزیم از طریق خاموشی ژن، ترجمه صورت نمی‌گیرد و آنزیم تولید نمی‌گردد و به تبع آن آفلاتوکسین هم تولید نمی‌شود.

ضعف بالقوه این فناوری آن است که مولکول siRNA عرضه‌شده ممکن است تشابه توالی نه فقط با ژن هدف مورد نظر بلکه با ژن‌های دیگر داشته باشد لذا سبب مهار ناخواسته این ژن‌ها گردد. رخدادهای حاصل از مهار ناخواسته ژنتیکی اغلب به عنوان "فنوتیپ‌های ناخواسته" یا "off-target" در جامعه بیوتکنولوژی شناخته می‌شوند.

ژن رمزگذارنده polyketide synthase از نظر اندازه بزرگ است بنابراین احتمال اینکه توالی این ژن ویژۀ قارچ Aspergillus باشد و با ژن‌های دیگر در ارگانیسم میزبان مانند ذرت یا در موجودات مصرف‌کننده ذرت مانند انسان، خوک و گاو تشابه توالی نداشته باشد را افزایش می‌دهد.

همچنین در این تحقیق بررسی شد که آیا RNAهای اندوژن ذرت به طور ناخواسته مهار شده است. برای این کار بین رونوشت‌های ذرت تراریخته یا اصلاح ژنتیکی شده نوین با غیرتراریخت (کنترل) مقایسه صورت گرفت که تفاوتی را نشان نداد. این مقایسه اولین گام در بررسی اصل این‌همانی بود.

در اصل، زمانی یک محصول تراریخت می‌تواند تجاری شود که در تمام جنبه‌ها به جز ویژگی عرضه شده، بازتابی از همتای غیرتراریخت خود باشد (این‌همانی).

ترجمه و تلخیص: سارا هجری

به سفارش مرکز جامع اطلاع رسانی زیست فناوری کشاورزی

کارگروه کشاورزی ستاد توسعه زیست فناوری

منبع

• تراریخته
• اصلاح ژنتیکی شده نوین
• ذرت تراریخته
• مایکوتوکسین