| Περίληψη |
Οι (πολυ)φαινολικές ουσίες είναι μια σημαντική κατηγορία φυτικών συστατικών που εμπλέκονται στο διατροφικό μενού του ανθρώπου. Οι ουσίες αυτές αποτελούν μια
πολυσύστατη ομάδα με βιολογικώς δραστικές μη-θρεπτικές ενώσεις. Μεταξύ αυτών, τα λαβονοειδή και τα στιλβενοειδή παρουσιάζουν εξαιρετικό ενδιαφέρον, με τα πρώτα να
αποτελούνται από ενώσεις με συναφή χημική δομή, με την έννοια ότι στηρίζονται στον ίδιο C6-C3-C6 σκελετό, προερχόμενα από το βιοσυνθετικό μονοπάτι των φαινυλοπροπανοειδών. Ο
όρος «φλαβονοειδή» χρησιμοποιείται για να συμπεριλάβει τρεις τάξεις συναφών δομικά ομάδων ενώσεων που απορρέουν από μια αντίδραση συμπύκνωσης ενός «ενεργοποιημένου»
υδροξυ-κινναμικού οξέος (φαινυλοπροπανοειδές) με το μηλόνυλο-CoA, τα κύρια φλαβονοειδή, τα ισοφλαβονοειδή και τα νεοφλαβονοειδή. Από την άλλη πλευρά, τα στιλβενοειδή είναι ενώσεις που προέρχονται από μια παρόμοια αντίδραση συμπύκνωσης,
αλλά με την διαμεσολάβηση ενός εξελικτικά διαφοροποιημένου ενζύμου.
Η εξέχουσα σημασία των φλαβονοειδών και των στιλβενοειδών πηγάζει από το
γεγονός ότι εμπλέκονται σε πολλές λειτουργίες της φυσιολογίας των φυτών, όπως τον χρωματισμό των ιστών, την ανθεκτικότητα ενάντια σε μικρόβια και έντομα, τις αλληλεπιδράσεις με άλλους οργανισμούς, την προστασία από την υπεριώδη ακτινοβολία, την μετάδοση και απόκριση σε ερεθίσματα του περιβάλλοντος, την βλάστηση της γύρης και την ενεργό μεταφορά αυξινών. Επιπλέον, τα συστατικά αυτά, όπως αποδείχθηκε πρόσφατα, έχουν εξαιρετικά υψηλή φαρμακολογική αξία. Οι φλαβονοειδείς ενώσεις διαθέτουν αντι-οξειδωτικές, αντι-φλεγμονώδεις, αντι-μικροβιακές, αντι-καρκινικές ιδιότητες όπως επίσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την καταπολέμηση αλλεργιών, για την καταστολή μετα-
εμμηνοπαυσιακών συμπτωμάτων και καρδιαγγειακές θεραπείες. Επίσης, υπάρχει θετική συσχέτιση μεταξύ της πρόσληψης φλαβονοειδών και της μείωσης του κινδύνου για πρόκληση
στεφανιαίας νόσου, εγκεφαλικών επεισοδίων και πολλών ειδών καρκίνου όπως έχει αποδειχθεί μέσα από πολυάριθμες επιδημιολογικές μελέτες.
Πολλοί από τους δευτερογενείς μεταβολίτες που κατέχουν τις προαναφερθείσες ιδιότητες παράγονται από τα φυτά σε μικροποσότητες ή είναι δύσκολη η επεξεργασία και απομονωσή τους. Το ενδιαφέρον για την αξιοποίηση των ιδιοτήτων αυτών των δευτερογενών
μεταβολιτών σε τομείς όπως η φαρμακοβιομηχανία, η ανθρώπινη υγεία, η γεωπονία (π.χ. βιολογική και ολοκληρωμένη φυτοπροστασία), έχει αυξήσει την ανάγκη για την ετερόλογη
βιοσύνθεση των ουσιών που έχουν ή θεωρείται ότι έχουν επωφελείς ιδιότητες, όπως είναι τα
φλαβονοειδή και τα στιλβενοειδή. Το κουμαρικό οξύ1, ένα φαινολικό οξύ, η ρεσβερατρόλη2, ένα στιλβενοειδές, η ναριγκενίνη3, μια φλαβανόνη, η γενιστεΐνη, μια ισοφλαβόνη και οι
φλαβονόλες καμφερόλη και κερκετίνη, έχει αποδειχθεί ότι ανήκουν σε ουσίες με υψηλή διατροφική και αγρονομική αξία.
Στην παρούσα διδακτορική διατριβή κατασκευάστηκαν έξι κατάλληλα γενετικά τροποποιημένα στελέχη σακχαρομύκητα (Saccharomyces cerevisiae) τα οποία φέρουν
πλασμίδια με όλα τα απαραίτητα γονίδια που επιτρέπουν τη αντίστοιχη βιοσύνθεση των προαναφερόμενων ουσιών μέσω βιο-μετατροπής της φαινυλαλανίνης. Τα μεταγραφικώς
ενεργά, για τα ετερόλογα διαγονίδια, στελέχη σακχαρομύκητα χρησιμοποιήθηκαν για την
ποσοτικοποίηση των πρόδρομων ουσιών και των τελικών προϊόντων, επιβεβαιώνοντας την παραγωγή 108,6mg/L κουμαρικού οξέος, 0,29-0,31mg/L ρεσβερατρόλης, 8,9-15,6mg/L
ναριγκενίνης, 0,1-7,7mg/L γενιστεΐνης, 0,9-4,6mg/L καμφερόλης και 0,26-0,38mg/L κερκετίνης στα θρεπτικά μέσα ανάπτυξης, ανάλογα πάντα με την πρόδρομη ένωση που χρησιμοποιήθηκε. Επίσης, καταβλήθηκε προσπάθεια βελτιστοποίησης των παραμέτρων που
εμπλέκονται στα μονοπάτια της ετερόλογης βιοσύνθεσης των προαναφερθέντων ουσιών.
Μελετήθηκε ιδιαίτερα η δυνατότητα της επιλογής της πρόδρομης ουσίας για την μέγιστη παραγωγή τελικού προϊόντος, τα επίπεδα αρχικού μολύσματος, καθώς και η ροή της σύνθεσης ουσιών στα ενδιάμεσα βιοσυνθετικά βήματα κάθε τελικού προϊόντος. Τέλος, στη
συζήτηση αναφέρονται τα πλεονεκτήματα και τα αδύνατα σημεία της ετερόλογης σύνθεσης
φλαβονοειδών ουσιών από το σακχαρομύκητα με ανάλυση των δυνατοτήτων εφαρμογής/
χρήσης τους στη βιομηχανία ποτών (Οινοποιία) και στην φυτοπροστασία (ολοκληρωμένη διαχείριση καλλιεργειών).
|
Αναζήτηση
