Genomikou ke zdokonalení startovacích kultur
Vydáno: 7. 3. 2008
Autor:
Znalost genomů bakterií mléčného kvašení povede k dosažení potřebných vlastností kultur, např. k odolnosti vůči fágům.
Genomický výzkum se bude v dohledné budoucnosti uplatňovat jak ve zdravotnictví, tak v biotechnologiích. Znalosti týkající se genomů povedou jednak ke zdokonalení diagnostiky, prevence a léčení nemocí, a také např. k vytváření mikroorganismů s vlastnostmi vhodnějšími k určitému použití. Za účelem komerčního využití se zkoumají genomy mikroorganismů schopných žít v extrémních podmínkách nebo odolných vůči fágovým organismům apod. Dosud vývoj startovacích kultur spočíval na tradičních vylučovacích metodách nebo na metodě pokus/omyl. Znalost genomů u průmyslově využívaných bakterií mléčného kvašení umožní zjistit, kde je zakódována schopnost vytváření určitých žádoucích složek (tzn. funkční vlastnosti), kde odolnost vůči kyselému prostředí, kde odolnost vůči fágům aj. Vytvoření „ideálních“ mikroorganismů by mohlo znamenat zvýšení efektivnosti výrobních procesů (např. omezení ztrát v důsledku působení bakteriofágů nebo zvýšení produkce funkčních látek) či větší stabilitu mikroorganismů příznivě působících na zdraví (probiotika).
Genomika zkoumá vztahy mezi posloupností bází v genech, posloupností aminokyselin v proteinech a strukturou a funkcí těchto proteinů.
Jedním z prvních organismů, jehož genom byl zcela sekvencován, je kvasinka (genom obsahuje více než 6000 genů, avšak jejich funkci známe jen asi u třetiny genů).
Výzkum genomů mléčných bakterií
Genomy mléčných bakterií obsahují jak plazmidovou, tak i chromozomální DNA. Dlouhodobý výzkum plasmidů (přes 30 let) byl již užitečný výrobcům mléčných výrobků. Např. Lactobacillus lactis a Streptococcus thermophilus jsou snadno napadány viry – bakteriofágy, a to má negativní dopad na fermentační proces, na ekonomiku a kvalitu výroby (např. při výrobě sýrů). Na druhé straně existují laktokoky, které jsou vůči fágům odolné a jejich fágově rezistentní plasmidy lze přesunout konjugací, která je považována za přirozenou formu přenosu genů, takže to nespadá pod definici GMO.
Dlouhodobě probíhá i studium chromozomů mléčných bakterií. Zatím nejvýznamnější je informace o sekvenci nukleotidů genomu asi 20 mléčných bakterií. Regiony genomu zodpovědné za fágovou intoleranci byly zjištěny porovnáním sekvencí genomů dvou kmenů Lactobacillus delbruecki ssp. bulgaricus. Součástí procesu výroby sýrů je určitý stupeň proteolýzy, a v případě kultury L. helveticus CNRZ32 jsou proteolytické enzymy zakódovány ve 12 genech (podle studie na Univerzitě Wisconsin), podle jiné studie se jedná o ještě větší počet genů. Funkční analýza odhalených endopeptidázových genů již identifikovala enzymy působící při hydrolýze hořkých peptidů v sýrech.
Prověření hypotéz týkajících se mléčných bakterií při výrobě fermentovaných mléčných výrobků bude trvat ještě řadu let. Výsledky by měly vést ke zlepšení kvality mléčných výrobků.