β-glukany – grupa polisacharydów. Są jednymi z głównych substancji antyżywieniowych pasz zawierających jęczmień i pszenicę. Glukany właściwie nie mają żadnych wartości odżywczych. Ich “antyżywieniowość” wynika z faktu, iż w przewodzie pokarmowym tworzą nierozpuszczalne frakcje roztworów o dużej lepkości. To zaś niekorzystnie odbija się na emulgacji tłuszczy, utrudniając ich trawienie i wchłanianie kwasów tłuszczowych. β-glukany zmniejszają również wchłanianie aminokwasów.
Przeżuwacze, posiadające wielokomorowe żołądki, trawią β-glukany dzięki obecności flory bakteryjnej w przedsionkach. Zwierzęta monogastryczne (świnia, drób czy ryby) nie potrafią rozkładać tych substancji. W przypadku drugiej grupy zwierząt stosuje się specjalne dodatki do pasz, które zawierają enzymy (β-glukanazy) hydrolizujące β-glukan. Najczęściej wykorzystuje się izomorfę β-1,3-1,4-glukanazy, która wykazuje największą wydajnością. Produktem rozkładu β-glukanów są niewielkie polimery glukozy. Oprócz “unieszkodliwienia” β-glukanów, suplementacja enzymami powoduje zwiększenie efektywności przyswajania pokarmów, zwiększa produktywność oraz reguluje skład mikroflory bakteryjnej jelit.
β-glukanaza jest produkowana w tzw. bioreaktorach, które zawierają grzyby np. Aspergillus japonicus, syntetyzujące enzym w swych komórkach. Proces ten jest efektywny i wydajny, niemniej ma kilka wad. Wymaga znacznych nakładów energetycznych, potrzebny jest zakup specjalistycznego (czytaj drogiego) sprzętu oraz powoduje wzrost zanieczyszczenia środowiska. Naukowcy z Chin do produkcji β-glukanazy postanowili wykorzystać rośliny GM. Rośliny wykorzystując darmową energię słoneczną mogą produkować enzym w swych komórkach. Nie potrzeba do tego dodatkowej energii i specjalistycznego sprzętu. W ten sposób można wyeliminować skomplikowany i szkodliwy dla środowiska proces technologiczny produkcji β-glukanazy. Chińczycy postanowili zmodyfikować kukurydzę, która miałaby stać się naturalnym bioreaktorem. Kukurydza stanowi główny dodatek pasz (ok. 50%) i jest uprawiana na całym świecie, co jest niewątpliwą zaletą.
Naukowcom z Chin udało się uzyskać transgeniczne rośliny, które produkowały zwiększone ilości β-glukanazy w ziarnie. W tym celu wykorzystali gen bgl7A grzybów z rodzaju Bispora sp.. Badacze nie skopiowali sekwencji genu. Posłużył on jako wzór, który został poddany obróbce bioinformatycznej celem optymalizacji sekwencji DNA. Zrobiono to, by po umieszczeniu sekwencji w komórkach roślin ekspresja genu była najefektywniejsza. Zoptymalizowanej sekwencji genu nadano nazwę bgl7Am. Warto zaznaczyć, iż mimo drobnych zmian na poziomie sekwencji, produkt ulepszonego genu – białko β-gluknaza posiadał taką samą sekwencję aminokwasową jak enzym Bispora sp.. Zoptymalizowany gen zsyntetyzowano i wklonowano następnie do wektora pUC57.
Kolejnym etapem było zaprojektowanie wektora (pHP20754), który posłużył do skonstruowania kasety ekspresyjnej (transgen). Kaseta ekspresyjna, która ulegała integracji z genomem rośliny, zawierała sekwencję tkankowo-specyficznego promotora (“włącznik” genu) ZM-leglA Pro, sekwencję peptydu sygnałowego “wakuoli” (VTS) oraz terminator (“wyłącznik” genu) ZM-lel Term. Gen bgl7Am został wycięty z wektora pUC57, za pomocą enzymów restrykcyjnych (BamHI i XmaI) i przeniesiony do wektora pHP20754. Wygląd wektora zawierającego kasetę ekspresyjną jest ukazany na rysunku nr 1. Do transformacji komórek kukurydzy nie wykorzystywano całego wektora, więc należało wyciąć z niego tylko kasetę ekspresyjną (enzymem PvuII – miejsce cięcia widoczne na schemacie).
Cały artykuł na stronie: http://gmo.blog.polityka.pl/2014/01/17/kukurydza-z-%CE%B2-glukanaza/
