وتمكن الباحثون، الذين يحاولون الكشف عن تفاصيل كيفية إنتاج النباتات وتراكم الزيت داخلها، من تحديد عنصر أساسي جديد في هذه الآلية. ووجدوا ستيرولًا معينًا - وهو جزيء مشابه في بنيته للكوليسترول - يلعب دورًا أساسيًا في تكوين قطرات الزيت
[ترجمة د. موشيه نحماني]
![تكوين قطرة زيت: يتراكم الزيت (باللون الأصفر) بين طبقات الغشاء الذي يشكل "شبكية البلازما الخلوية" (ER). تنمو القطرات وتنفصل في النهاية وتصبح جزءًا من السيتوبلازم. تحدث هذه العملية فقط في المجمعات الدقيقة الغنية بالستيرول والأوليوزينات الموجودة على طول الغشاء. [بإذن من مختبر بروكهافن الوطني]](https://www.hayadan.org.il/images/content3/2021/09/Lipid-Droplet-Formation-on-Endoplasmic-Reticulum1.png.webp)
“מחקר זה מרחיב באופן משמעותי את ההבנה שלנו באשר לגורמים המולקולאריים השולטים ביצירה של טיפות ליפיד, המהוות אברונים חיוניים לשם אחסון שמן, והמטבוליזם שלהן בכל היצורים האיקריוטיים (מוויקיפדיה: יצורים תאיים בעלי גרעין ואברונים, המהווים על-ממלכה במיון עולם הטבע. הם כוללים מגוון גדול של אורגניזמים, ובהם חד-תאיים כמו פרוטוזואה, ריריות, אצות ופטריות חד-תאיות, וכן את הממלכות של הרב-תאיים: פטריות, צמחים ובעלי חיים בהם גם בני אדם)”, אמר החוקר הראשי Changcheng Xu מהמעבדה הלאומית במשרד האנרגיה של ארה "ب. النتائج الجديدة التي نشرت كجزء من مقال في المجلة العلمية طبيعة الاتصالاتقد يوفر طرقًا جديدة لهندسة محتوى الزيت في مجموعة متنوعة من النباتات.
قد يكون البحث ذا أهمية خاصة لتطوير أساليب الهندسة الوراثية التي تهدف إلى زيادة محتوى الزيت في الأوراق وأجزاء النبات الأخرى. عادة لا تحتوي هذه الأجزاء من النبات على زيت، ولكن بمساعدة النتائج الجديدة سيكون من الممكن هندستها بحيث يتم استخدامها كمصدر مشترك للزيوت المستدامة التي تعتبر مواد أولية لتحضير الوقود الحيوي وغيره. وأوضح الباحثون أن المنتجات التجارية. كما أن النتائج مهمة في مجال محتوى الزيت في البذور، المصدر الرئيسي للنباتات في الطبيعة حيث تخزن زيتها. توفر هذه الخزانات الطبيعية للزيوت النباتية العناصر الغذائية لبراعم وشتلات النباتات - وكذلك للحيوانات والبشر. "لقد وجدنا أن إغفال نوع معين من الستيرول يؤدي إلى انخفاض تراكم الزيت في البذور والأوراق"، يوضح الباحث الرئيسي، الذي يعمل وفريقه البحثي منذ سنوات بهدف زيادة محتوى الزيت في البذور والأوراق. أجزاء النبات.
ويوضح قائلاً: "إن الأوراق، مقارنة بالبذور، أكثر شيوعًا كاحتمال لمواد الطاقة الحيوية". "بالإضافة إلى ذلك، بما أن الزيت الموجود في البذور يستخدم في الغذاء، فإن هدفنا هو زيادة محتوى الزيت في أجزاء النبات غير البذور، على سبيل المثال الأوراق والسيقان، لإنتاج المنتجات التجارية، وبالتالي تجنب المنافسة بين استخدامها كغذاء واستخدامها كوقود."
حقق الفريق البحثي نجاحاً في هندسة الأوراق بحيث تتراكم كمية كبيرة من الزيت بداخلها، وذلك باستخدام نبات الأرابيدوبسيس المختبري الشائع. طور الباحثون طريقة بسيطة وفعالة لقياس محتوى الزيت - بمساعدة الهندسة الوراثية، قاموا بإنشاء نباتات يرتبط فيها البروتين الأخضر المتوهج بشكل دائم ببروتين يسمى أوليوسين. يتراكم هذا البروتين حصريًا على السطح الخارجي لقطرات الدهون وهو جزء من الغشاء الذي يغلف العضيات التي تخزن الزيت داخل الخلايا، وذلك للمساعدة في استقرارها الهيكلي. إذا كانت عينة من الأنسجة النباتية - ورقة أو ساق أو بذور - تحتوي على قطرات زيت فسوف تبرز كنقطة خضراء صغيرة تحت المجهر الدقيق. وقال كبير الباحثين: "لقد عالجنا نباتاتنا بمادة مطفرة من أجل إحداث تغييرات من شأنها زيادة تراكم الزيت". "كان الهدف الرئيسي لبحثنا هو إيجاد تلك التغيرات الجينية التي من شأنها أن تؤدي إلى زيادة كبيرة في محتوى الزيت في أجزاء النبات المختلفة، مع إيجاد جينات أو بروتينات جديدة مهمة في آلية إنتاج قطرات الزيت أو تكوّنها تراكم."
وعلى المستوى المجهري، يعرف العلماء أن قطرات الدهون تتشكل داخل عضيات الخلية التي تسمى الشبكة الإندوبلازمية. تشكل هذه العضيات شبكة داخلية من الأغشية داخل الخلايا (وليس الغشاء الرئيسي الذي يغلف الخلية بأكملها) والتي تعمل كنوع من المصانع التي تنتج مجموعة متنوعة من المواد مثل البروتينات والدهون.
تتشكل قطرات الدهون المستخدمة للتخزين عندما يبدأ الزيت بالتراكم بين طبقتين من غشاء "الشبكية البلازمية الخلوية"، ولكن فقط في تلك المناطق المحددة هناك. في النهاية، عندما يكون هناك ما يكفي من الزيت، يتم فصل الغشاء الصغير مما يترك قطرة الزيت مخزنة داخل حاويات مخصصة.
ومن أجل العثور على تلك الطفرات التي تسبب زيادة في محتوى الزيت المتراكم، استخدم فريق البحث طريقة تعرف باسم "الاستنساخ الموضعي" - وهي طريقة يتم فيها البحث عن كل جزء من الكروموسومات مع تحديد جينات محددة مسؤولة عن هذه الآلية. . وكجزء من هذه الطريقة، يتم تقليص الجزء الذي يتم البحث عنه للعثور على تلك الجينات المهمة، على الرغم من أن هذه المناطق لا تزال تحتوي على مئات الجينات المحتملة"، يوضح الباحث الرئيسي. وبعد التسلسل الجيني الكامل لهذا الجزء، حدد فريق البحث الجين المشتبه في تورطه في هذه الآلية. يقوم هذا الجين بتشفير إنزيم مسؤول عن خطوة بيوكيميائية معينة في تخليق الستيرول متعدد الخطوات، وهو جزيء مشابه بنيويًا للكوليسترول ويوجد في أغشية الخلايا المختلفة. ومن خلال "التخلص" من النسخة الأصلية (غير الطافرة) من هذا الجين، تمكن العلماء من تكرار تأثير الطفرة. أي أن النباتات التي تحتوي على هذا الجين المستنسخ لم تتراكم عليها أي قطرات دهنية، بينما أدى إدخال الجين الأصلي إلى استعادة تراكم الزيت. يوضح الباحث الرئيسي: "قدمت هذه التجربة دليلاً قاطعاً على أن الستيرول يلعب دوراً ضرورياً في تكوين قطرات الزيت".
ومع ذلك، ذهب العلماء إلى أبعد من ذلك، حيث قاموا بالتحقيق في ما يحدث عندما يتم تغيير الجينات التي تشفر الإنزيمات الأخرى المشاركة في تخليق الستيرول متعدد الخطوات أثناء قياس محتوى الستيرول في كل حالة. سمحت التجارب التفصيلية للباحثين بالعثور على النوع المحدد من الستيرول الذي يؤدي غيابه إلى انخفاض تراكم الدهون. يوضح الباحث الرئيسي: "نعتقد أن هذا الستيرول ضروري لتكوين المجمعات الدقيقة في الغشاء المشارك في تكوين قطرات الدهون". "إن غياب هذا الستيرول يسبب خللاً في آلية إنتاج هذه المجمعات الدقيقة".
עوعن الموضوع على موقع العلوم :
