الكولسترول الأخضر

كيف تنتج النباتات الكولسترول؟ تمكن علماء من معهد وايزمان من فك رموز سلسلة التفاعلات الكيميائية الحيوية المسؤولة عن إنتاج الكوليسترول في النباتات. من الممكن أن تساعد هذه الطريقة في المستقبل في إنتاج مواد مختلفة تعتمد على الكوليسترول لصالح الإنسان.

يعتمد الكثير من الناس نظامًا غذائيًا غنيًا بالخضروات من أجل خفض مستويات الكوليسترول في الدم. ولكن من المدهش أن معظم النباتات تحتوي أيضًا على الكوليسترول. في دراسة جديدة أجراها علماء معهد وايزمان للعلوم، تم لأول مرة فك رموز سلسلة التفاعلات الكيميائية الحيوية المسؤولة عن إنتاج الكوليسترول في النباتات. نتائج الدراسة التي تم نشرها مؤخرا في المجلة العلمية النباتات الطبيعة قد يساهم في تطوير الأصناف النباتية التي سيتم إنتاج مواد تحتوي على الكوليسترول المفيدة للصحة.

الكوليسترول - وهو جزيء زيتي موجود في جميع خلايا الجسم، اكتشفه الكيميائيون الفرنسيون لأول مرة قبل 200 عام - يُذكر عادةً في سياقات سلبية. والسبب في ذلك هو أن ارتفاع مستويات الكوليسترول في الدم قد يساهم في تطور أمراض القلب. لكن الكولسترول هو أيضًا مادة أولية لآلاف من المواد الكيميائية المختلفة، بما في ذلك الأدوية. علاوة على ذلك، لا يمكننا العيش بدون الكولسترول، لأن وجوده في الجسم ضروري لعمل خلايا المخ وخلايا الجسم الأخرى بشكل سليم.

ووجوده ضروري أيضًا في النباتات: حيث تستخدم جزيئات الكوليسترول كوحدات بناء في أغشية الخلايا وفي الطبقة العليا التي تحمي سطح الأوراق. ويقول: "لقد مر أكثر من 50 عاما منذ أن تم فك رموز عملية تخليق الكولسترول في الحيوانات، ولكن حتى اليوم لم يعرف كيف يتم تصنيع الكولسترول في النباتات". البروفيسور عساف الهروني من قسم علوم النبات والبيئة والذي يرأس المجموعة البحثية. ويضيف البروفيسور أهاروني أن مستويات الكوليسترول في النباتات أقل بمئات أو آلاف المرات مقارنة بمستويات الكوليسترول في الحيوانات. ومع ذلك فإن هذه المستويات لا يمكن الاستهانة بها." وتركز الدراسة الجديدة على الطماطم، وهي فاكهة تحتوي على 0.5-0.3 ملليجرام من الكوليسترول لكل كيلوجرام من أنسجتها.

قام باحث ما بعد الدكتوراه الدكتور براشانت سونافان، وأعضاء آخرون في مجموعة بحث البروفيسور أهاروني، أولاً بتحديد عدة جينات افترضوا أنها تشارك في إنتاج الكوليسترول في الطماطم. ولتحقيق هذه الغاية، أجرى الباحثون تحليلًا واسع النطاق للتعبير الجيني في الأنسجة النباتية، وقاموا بمقارنة النتائج بأنماط تراكم المواد المختلفة في تلك الأنسجة. ثم قام العلماء "بإسكات" كل من هذه الجينات بالتناوب لمعرفة وظيفتها بالضبط. وفي وقت لاحق، زرع العلماء الجينات في خلايا الخميرة، وأجروا تجارب إضافية على الخلايا. وهكذا تمكنوا من الكشف عن سلسلة التفاعلات الكاملة التي تؤدي إلى إنتاج الكوليسترول في النباتات. لقد أصبح واضحًا للعلماء أنه على الرغم من أنه في كل مرحلة من مراحل تكوين الكوليسترول يتم إنشاء مواد مختلفة عن تلك التي يتم إنشاؤها في هذه العملية في الحيوانات، إلا أن العمليات متشابهة أيضًا مع بعضها البعض. يوضح البروفيسور أهاروني: "تتم العملية في النباتات على عشر مراحل، تمامًا كما هو الحال في الحيوانات، وتتضمن إنزيمات ذات نشاط مماثل".

وفي الخطوة التالية، واجه العلماء التحدي الهائل المتمثل في الهندسة الوراثية. وقاموا بإدخال 11 من الجينات التي عثروا عليها في نبات الأرابيدوبسيس، الذي ينتج عادة كمية قليلة جدًا من الكوليسترول. يوضح البروفيسور أهاروني: "لقد استخدمنا أساليب مبتكرة في البيولوجيا التركيبية". "في الأساس، قمنا بخياطة كل هذه الجينات معًا، وبالتالي خلقنا نوعًا من السلسلة الأيضية." وعلى الرغم من أن تأخر النمو واضح في النباتات المعدلة وراثيا، إلا أنها أنتجت أيضا كميات هائلة من الكولسترول: 15 مرة أكثر من المعتاد.

من الممكن أن تساعد هذه الطريقة في المستقبل في إنتاج مواد مختلفة تعتمد على الكوليسترول لصالح الإنسان. ومن الأمثلة المحتملة على ذلك هرمون البروجسترون، الذي يستخدم لدى النساء للعلاج الهرموني أثناء انقطاع الطمث؛ ومواد من مجموعة الجليكوالكالويدات التي تعمل ضد السرطان. هناك مادة أخرى قيمة يمكن إنتاجها في هذه العملية وهي فيتامين د. وقد اكتشف العلماء أنه في الخطوة قبل الأخيرة من عملية تكوين الكولسترول في النباتات، يتم إنشاء المادة الأولية للفيتامين (بروفيتامين). يقول الدكتور سوناوان: "في المستقبل، قد نتمكن من عرقلة الخطوة الأخيرة، وبالتالي التسبب في تراكم كميات كبيرة من المادة في النبات". "ثم يمكننا استخراج الفيتامين من النبات. والاحتمال الآخر هو أن الناس سيأكلون النبات، وبالتالي يساعدون الجسم على التغلب على نقص فيتامين د.

ضمت المجموعة البحثية سايانتان باندا، والدكتور جيدراجي ياكوف شيمانسكي، وحسن مصالحة، والعلماء العاملين الدكتور سيرجي ماليتسكي والدكتور إيلانا روجاتشيف، وإفرات الماكيس زيجل، وفني المختبر الدكتور ساجيت مئير، وبابلو كارديناس، وأثار مصري من قسم النباتات والنباتات. العلوم البيئية؛ ميتال يونا وعالمة هيئة التدريس الدكتورة تامار أنغر من مركز دانا ويوسي هولاندر للبروتينات الهيكلية في معهد وايزمان للعلوم؛ والدكتورة مارينا بيتريكوف والدكتور آرثر شيفر من إدارة البحوث الزراعية – مركز فولكاني. وكان علماء من بلجيكا وفرنسا والهند أيضًا شركاء في البحث.

#أرقام_علمية

يحتوي صفار البيضة على حوالي 15 جرامًا من الكوليسترول لكل كيلوجرام، بينما تحتوي الزبدة على 2-5 جرام من الكوليسترول لكل كيلوجرام. في المقابل، يحتوي زيت فول الصويا على 29 مليجرامًا من الكوليسترول لكل كيلوجرام، وزيت جوز الهند - 14 مليجرامًا لكل كيلوجرام.