Un nou studiu publicat recent în revista mBio dezvăluie modul în care o bacterie alimentară comună, Lactococcus lactis (L. lactis), poate fi modificată genetic pentru a produce în exces un precursor esențial în biosinteza vitaminei K₂ (menachinonă). Această descoperire deschide calea către o alternativă mai ecologică și mai rentabilă la sinteza chimică sau extracția vitaminelor din plante și animale.
În mod natural, bacteriile își reglează producția de precursori pentru a susține creșterea și a evita acumularea de toxine. Însă cercetătorii de la Rice University și Institutul de Prevenire și Cercetare a Cancerului din Texas au reușit să decodifice sistemul de control intern al acestei bacterii, oferind o metodă precisă de reprogramare.
„Lucrarea noastră arată cum L. lactis își reglează fin aportul intern de precursor K₂, permițându-ne să îl reprogramăm cu precizie”, explică Caroline Ajo-Franklin, co-autoare a studiului și profesoară de bioștiințe.
Biosenzori, inginerie genetică și modelare matematică: cum funcționează procesul
Pentru a înțelege și controla producția de vitamina K₂, cercetătorii au folosit o abordare triplă:
- Biosenzorizare: au creat un biosenzor personalizat într-o altă bacterie, capabil să detecteze precursorul instabil cu o sensibilitate de mii de ori mai mare decât metodele convenționale.
- Inginerie genetică: au modificat nivelurile enzimelor implicate în calea biosintetică a vitaminei K₂.
- Modelare matematică: au construit un model al procesului metabolic, ajustat în funcție de disponibilitatea substratului.
- Inițial, modelul presupunea o ofertă nelimitată de precursori, dar predicțiile nu se aliniaseră cu datele experimentale.
„Odată ce am permis epuizarea substratului inițial, rezultatul modelului s-a potrivit cu datele noastre”, a declarat Oleg Igoshin, profesor de bioinginerie.
Echilibrul natural al bacteriilor și potențialul terapeutic
Studiul arată că L. lactis menține un echilibru optim: produce suficient precursor pentru propriile nevoi, dar nu mai mult, pentru a evita toxicitatea. Simpla supraexprimare a enzimelor nu crește producția peste un anumit prag, deoarece materialele precursoare devin limitate. Această cercetare deschide noi perspective în nutriție, biotehnologie și medicină personalizată, oferind o cale sustenabilă pentru producția de vitamine esențiale.
