Д-р Рене Аріас Д-р Віктор Соболєв Д-р Маршалл Ягня - Забезпечення безпеки арахісу запряжним заводом
Грибкові токсини, які можуть накопичуватися в арахісі, становлять приховану загрозу для людей у всьому світі. В той час як європейські країни та США контролюють запобігання потраплянню забрудненого насіння на ринок, цього немає у багатьох країнах, що розвиваються, де арахіс є життєво важливим джерелом білка та поживних речовин. Однак виявлення та боротьба з цими токсинами створює значні наукові та економічні проблеми. Доктор Рене Аріас, Д-р Віктор Соболєв і Доктор Маршалл Лемб Національної лабораторії досліджень арахісу США запровадили нові способи інгібування виробництва токсинів з використанням технології RNAi та підвищення природного захисту арахісу.
Універсальний суперпродукт
Незалежно від того, любите ви їх або ненавидите, факт залишається фактом: арахіс - це головна сила у світі їжі. У цьому суперфуді багато вітамінів, мінералів, клітковини, корисних олій та білків. Арахіс також пропонує захист від деяких видів раку. Надзвичайно універсальна їжа з насиченим, виразним смаком, арахіс можна їсти прямо з м’яких оболонок після запікання, відварювати, перетворювати на арахісове масло, арахісове масло або арахісове борошно, і використовується як інгредієнт у різноманітних закусках та стравах.
Незважаючи на те, що арахіс з кулінарними цілями згрупований з іншими горіхами, арахіс насправді є різновидом бобових культур і тому тісніше пов’язаний з горохом та квасолею, ніж деревні горіхи, такі як мигдаль або кеш’ю. Вони утворюються під землею всередині м’яких волокнистих оболонок і, як і інші бобові, можуть перетворювати азот у ґрунті на амінокислоти та білки.
Арахіс використовує невелику частку води, необхідної для вирощування горіхів дерев, що робить їх життєво важливим харчовим ресурсом у сухому кліматі. В даний час арахіс є основним джерелом білка в Африці на південь від Сахари та для сімей із низьким рівнем доходу в США. З урахуванням посухи та дефіциту води внаслідок ескалації через кліматичні зміни, арахіс, швидше за все, стане все більш важливим ресурсом у майбутньому.
Токсичний переплетень
Але що, якби їсти свою найважливішу їжу все одно, що грати в гру в російську рулетку? Що, якби вам довелося зробити вибір між вживанням потенційно зараженої їжі або голодуванням? У деяких країнах, що розвиваються, це не просто гіпотетично, а реальність, з якою стикаються щодня.
Aspergillus - це рід грибів, яких багато в багатьох середовищах по всьому світу. Можливо, більш впізнаваний як цвіль, яка процвітає на вологих домашніх поверхнях і може спричинити легеневі інфекції, деякі види Aspergillus забруднюють цілий ряд культур, включаючи арахіс, рис, крупи та боби.
Потрапляючи в урожай, гриб перетравлює поживні речовини, створює спори для розмноження та виділяє метаболіти - прості молекули, які допомагають грибку конкурувати з іншими грибами. Деякі з цих метаболітів Aspergillus, які називаються «афлатоксинами», надзвичайно токсичні для людини та інших ссавців. Афлатоксини, що виробляються Aspergillus, є, мабуть, одними з найнебезпечніших токсинів, що зустрічаються в природі, є одними з найпотужніших речовин, що викликають рак, і потенційно викликають пригнічення імунітету, порушення росту у дітей та важкий токсикоз.
Доктор Рене Аріас, д-р Віктор Соболєв та д-р Маршалл Лемб, Міністерство сільського господарства США (USDA) - Національна лабораторія досліджень арахісу, досліджують види Aspergillus, які зазвичай зустрічаються в посівах арахісу по всьому світу, та природну стійкість рослин арахісу до грибкових інфекцій. Їх метою є розробка методів запобігання зараженню Aspergillus у посівах арахісу. Окрім того, щоб зробити арахіс безпечнішим для вживання в їжу та запобігти величезним щорічним втратам врожаю через забруднення Aspergillus, їх роботу можна було б поширити на інші часто постраждалі культури. Зрештою, це може усунути ризик вживання цих продуктів у місцях, де відповідні державні норми та відповідні лабораторні дослідження є надто дорогими.
Доктор Мохаммед виконує ДНК-екстракцію аспергілюзолатів з Ефіопії.
Замовчування генів Aspergillus
Відкриття здатності рослин зачиняти гени всередині грибкових клітин відкрило цілий новий світ можливостей для боротьби з шкідливими грибами. Механізм, що стоїть за цим, називається RNAi - або „втручання рибонуклеїнової кислоти”. РНК лежить в основі перетворення інформації в ДНК в клітинні функції; отже, якщо рослина виробляє сегмент РНК, який збігається і, отже, втручається в сегмент РНК, продукований грибом, він може ефективно нейтралізувати біологічні функції в клітинах гриба.
Доктор Аріас та її команда першими застосували цю концепцію до грибів Aspergillus арахісу. Спочатку команда провела великі обстеження переважних видів Aspergillus, що вторглися в арахіс в Грузії, штат, який виробляє більшу частину арахісу в США, а також у Східній Ефіопії та Уганді, де арахіс становить важливу частину раціону.
"Щоб RNAi була ефективною, потрібно знати послідовність ДНК цільових генів", - зазначає д-р Аріас. Таким чином, команда продовжила свої опитування, досліджуючи, які гени Aspergillus є найбільш придатними для націлювання за допомогою технології RNAi. Вони досягли цього шляхом секвенування всього геному найпоширеніших штамів Aspergillus, які вони виявили. Потім, використовуючи передові молекулярні методи, доктор Аріас та її колега доктор Фат М. Данг розробили рослини арахісу, які мають здатність виробляти РНК, що бореться з афлатоксинами, у власних клітинах. Запобігаючи генам гриба Aspergillus виробляти афлатоксини, можна також уникнути накопичення цих токсинів у арахісі.
Арахіс перетворюється в лабораторії і вирощується в культурі тканин, поки рослини не стануть достатньо великими для перенесення в теплицю. КРЕДИТ: Доктор Данг
Доктор Аріас прагнув розвивати цей успіх, досліджуючи поведінку РНК, що бореться з афлатоксинами, в посівах арахісу. Її дослідницька група простежила рух РНК всередині рослин і виявила, що вона рухається до арахісу, що утворюється під землею - ідеально підходить для націлювання на аспергіл у найважливішій зоні вторгнення. Їхні результати також показали, що РНК з часом розмножується всередині рослини, потенційно пропонуючи підвищений рівень захисту.
Щоб підтвердити успіх технології, команда створила та вдосконалила високочутливу методику тестування на афлатоксини, яка вимагає лише чверті арахісу на зразок, щоб отримати точне вимірювання кількості присутнього афлатоксину. Раніше тестування на афлатоксини вимагало великих витрат праці та часу, і для точного вимірювання потрібна була велика проба арахісу. Використовуючи свою нову техніку, доктор Аріас та її команда підтвердили, що накопичення афлатоксину в арахісі було на 70% - 100% нижчим у їх покращених рослинах арахісу.
Команда прагне використовувати ці висновки для розробки технології RNAi широкого спектру, яка дозволить контролювати більш широкий спектр видів Aspergillus єдиним методом і, можливо, пошириться на інші продовольчі культури, вразливі до грибка. «Ми віримо, що його застосування у розведенні арахісу та інших культур сприятиме швидкому прогресу у цій важливій галузі науки, медицини та харчування людини, - говорить д-р Аріас, - і суттєво сприятиме міжнародним зусиллям щодо контролю афлатоксинів».