Kluczowe wnioski:

  • Suplementacja adeniną poprawia wzrost bakterii Ligilactobacillus salivarius w środowiskach o wysokim stężeniu cukru i soli.
  • Nadmierna ekspresja genów odpowiedzialnych za transport cukrów, odpowiedź na szok cieplny oraz metabolizm energetyczny zwiększa tolerancję na stres osmotyczny.
  • Zarówno dodatek nukleobaz purynowych, jak i modyfikacje genetyczne wpływają na te same szlaki metaboliczne, w tym metabolizm nukleotydów i aminokwasów.
  • Zmodyfikowane szczepy zachowują żywotność podczas fermentacji w soku z jujuby oraz w podłożu o wysokiej zawartości glukozy.

Problem stresu osmotycznego w produkcji probiotyków

Wysoka gęstość fermentacji oraz środowiska bogate w cukry powodują znaczny stres osmotyczny dla szczepu probiotycznego Ligilactobacillus salivarius. W rezultacie żywotność bakterii często spada poniżej poziomu wymaganego w zastosowaniach przemysłowych, konserwacji biologicznej oraz przy opracowywaniu formulacji probiotycznych.

Brak odporności na takie warunki ogranicza możliwości wykorzystania tego szczepu w praktyce. Naukowcy postanowili sprawdzić, czy można poprawić jego tolerancję poprzez dodatek substancji zewnętrznych oraz modyfikacje genetyczne.

Rola nukleobaz purynowych w ochronie komórek

Badania wykazały, że dodatek nukleobaz purynowych, a zwłaszcza adeniny, wyraźnie poprawia wzrost bakterii w warunkach wysokiego stężenia glukozy i soli. Substancje te pomagają zachować integralność komórek mimo niekorzystnego środowiska.

Suplementacja adeniną okazała się szczególnie skuteczna w utrzymaniu prawidłowych funkcji metabolicznych pod wpływem stresu. Dzięki temu bakterie lepiej radzą sobie z nagromadzeniem substancji osmotycznie czynnych.

Modyfikacje genetyczne zwiększające tolerancję

Nadmierna ekspresja wybranych genów znacząco podnosi odporność szczepu na stres osmotyczny. Do najważniejszych należą geny związane z transportem cukrów, takie jak scrA, gene0084, rbsB, lacS, artQ oraz manZ.

Dodatkowo korzystny wpływ wykazano dla genów odpowiedzi na szok cieplny (groES, gene1369) oraz metabolizmu energetycznego (ndh). Obniżenie aktywności tych genów natomiast pogarszało tolerancję bakterii na niekorzystne warunki.

Wspólne szlaki metaboliczne potwierdzone analizą metabolomiczną

Analiza metabolomiczna ujawniła, że zarówno suplementacja nukleobazami, jak i nadmierna ekspresja genów działają poprzez te same mechanizmy. Obejmują one metabolizm nukleotydów, szlak pentozofosforanowy oraz metabolizm aminokwasów.

Sprawdź również:  Spowalnianie biologicznego starzenia za pomocą kompleksów odżywczych dostępnych dla mikrobioty: pilotażowe badanie

Te wspólne drogi regulacyjne wyjaśniają, dlaczego oba podejścia przynoszą podobne korzyści ochronne. Pozwala to na łączenie metod w celu uzyskania jeszcze lepszych rezultatów.

Wyniki prób fermentacyjnych

Próby fermentacyjne przeprowadzone w podłożu o wysokiej zawartości glukozy oraz w soku z jujuby potwierdziły stabilność zmodyfikowanych szczepów. Bakterie zachowywały wysoką żywotność mimo trudnych warunków.

Wyniki te wskazują na praktyczną przydatność opracowanego podejścia w warunkach przemysłowych i spożywczych. Połączenie nukleobaz zewnętrznych z inżynierią genetyczną może stać się skutecznym narzędziem poprawy jakości probiotyków.

Źródło: Oryginalny artykuł