Трансгенная морковь, производящая белок низин, перспективна в качестве натурального пищевого консерванта

Недавний Научные отчеты Исследование изучает антибактериальный эффект белка низина, экспрессируемого в моркови.

Изучать: Оценка антибактериальных свойств пептида низина, экспрессируемого в моркови. Изображение предоставлено: nblx/shutterstock.com

Фон

Порча пищевых продуктов происходит из-за микробного загрязнения, во время которого эти пищевые продукты претерпевают изменения в своей пищевой ценности, вкусе, текстуре и цвете из-за синтеза микроорганизмами множества ферментов и химических веществ. Таким образом, нежелательный рост микробов в пищевых продуктах негативно влияет на здоровье человека и национальную экономику.

Обычно, чтобы отсрочить или предотвратить порчу продуктов, в них добавляют консерванты. Консервантом могут быть синтетические или натуральные вещества, добавляемые в пищевые и лекарственные средства для предотвращения роста микробов во время хранения.

Некоторые распространенные консерванты, используемые в пищевой промышленности, включают нитриты, сорбаты, бензоаты и сульфиты. Важно отметить, что предыдущие исследования показали, что некоторые химические консерванты, такие как нитриты и диоксид серы, оказывают вредное воздействие на человека. Таким образом, крайне важно понимать побочные эффекты химических добавок.

Большинство химических консервантов повреждают печень, поскольку эти химические вещества оказывают давление на печень, требуя их выведения из организма. Напротив, натуральные или «зеленые» консерванты, полученные из микробных, животных или растительных источников, имеют ограниченные побочные эффекты.

Многие бактерии, в том числе молочнокислые, производят пептиды, обладающие противомикробными свойствами. Низин – один из лучших лантибиотиков, выпускаемых несколькими Лактококк лактис штаммы и используется во многих странах в качестве пищевого консерванта.

Гены, кодирующие антимикробные пептиды, были введены в растения, что привело к их превосходной устойчивости к микробным патогенам. Хотя антимикробные гены, такие как цекропин B, были введены в рис в прошлом, белок низин еще не был включен в растения.

Об исследовании

В текущем исследовании изучалось производство белка низина в трансгенных растениях моркови. Для данного исследования было выбрано растение моркови, поскольку оно непосредственно используется в различных готовых продуктах. В этом исследовании выдвинута гипотеза, что низин, экспрессируемый в трансгенном растении моркови, может служить пищевым консервантом и положительно сократить применение вредных искусственных консервантов в пищевых продуктах.

Последовательность гена низина Лактококк лактис было получено с веб-сайта Национального центра биотехнологической информации (NCBI). Оценена активность гена оптимальной продукции низина.

Кроме того, ген низина был клонирован в плазмиду pBI121 между BamПРИВЕТ и Сакя сайты рестрикции. Сигнальная последовательность KDEL также была добавлена ​​в конец гена.

Для амплификации рекомбинантный pBI121 трансформировали в кишечная палочка (Dh5α) штамм. Впоследствии плазмиду трансфицировали в Агробактерия для трансформации на завод. Эксплантаты моркови погружали в инокулят, содержащий Агробактерия содержащий ген низина, и в конечном итоге было получено трансгенное растение моркови.

Для оптимизации трансформации генов в растении моркови концентрация инокулята, содержащего Агробактерия, Оптимизированы антибиотики цефотаксим и канамицин. Это чрезвычайно важный шаг, поскольку нетрансгенные растения могут расти в концентрации, меньшей оптимальной.

Анализ полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР) был проведен наряду с другими анализами, чтобы подтвердить успешное включение гена низина посредством Агробактерия в растение моркови.

Результаты исследования

ОТ-ПЦР подтвердила экспрессию гена низина в трансгенном растении моркови и была дополнительно подтверждена с помощью дот-блоттинга ДНК и твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА). Белок листьев экстрагировали из трансгенных и нетрансгенных растений для оценки антибактериальных свойств низина.

Для определения антибактериальных свойств низина использовали анализ Agar Overlay. С этой целью низин смог ингибировать грамположительные бактерии. Золотистый стафилококк и грамотрицательные бактерии Кишечная палочка. Примечательно, что в контрольном или нетрансгенном растении антибактериальное ингибирование не наблюдалось.

В соответствии с предыдущими отчетами, текущее исследование показало, что увеличение концентрации экстракта усиливает антибактериальную активность. Была оценена стабильность белка низина, экстрагированного из трансгенного растения моркови, а также его антибактериальная активность в персиковом и апельсиновом соке.

В этих экспериментах было обнаружено, что низин контролирует рост бактерий до 10%.⁶ колониеобразующие единицы (КОЕ)/мл. Это открытие означает, что белок низин, экстрагированный из листьев трансгенной моркови, может оставаться стабильным в соках и контролировать рост бактерий, что позволяет предположить, что низин потенциально может использоваться в качестве естественного консерванта для фруктовых соков.

Оценивали генетическую стабильность трансгенных растений моркови. В этом контексте были использованы праймеры с повторами простой последовательности (ISSR), что указывало на высокую генетическую стабильность между материнским растением и растением, регенерированным в результате соматического эмбриогенеза в растении моркови.

Выводы

Настоящее исследование предоставляет доказательства, демонстрирующие потенциал белка низина в качестве естественного консерванта в пищевых продуктах. Экспериментальные результаты показывают, что этот рекомбинантный белок может эффективно ингибировать микробные патогены в соках, не изменяя вкус или цвет.