Durch Fermentation haben Forscher der Universität Alberta eine Methode entwickelt, um höhere Mengen von Punicinsäure, einer gesunden Fettsäure, die hauptsächlich in Granatäpfeln vorkommt, zu produzieren. Die Ergebnisse sind im Journal of Agricultural and Food Chemistry veröffentlicht.
Das Team arbeitete mit Backhefe, die anfangs keine Punicinsäure enthielt, und schuf einen neuen Stamm mit hohen Punicinsäurewerten. Dies bietet eine nachhaltige Möglichkeit, sowohl die Fettsäure als auch Hefebiomasse zu produzieren, die als zusätzliche Proteinquelle in der Lebensmittel- und Tierfutterindustrie dient.
Der Studienmitautor Guanqun (Gavin) Chen, außerordentlicher Professor an der Fakultät für Landwirtschaft, Lebenswissenschaften und Umweltwissenschaften, erklärte: "Das bedeutet, dass wir dieses hochgradige Lipid in Zukunft viel schneller und wirtschaftlicher produzieren könnten, ohne Ackerland nutzen zu müssen, und es zeigt auch, wie wir nachhaltige Quellen für Spezialöle entwickeln und ernährungsphysiologisch verbessern können."
Punicinsäure, die aus dem Samenöl von Granatäpfeln gewonnen wird, bietet mehrere gesundheitliche Vorteile, darunter cholesterinsenkende, entzündungshemmende und antikarzinogene Eigenschaften. Granatäpfel haben jedoch im Vergleich zu anderen Ölsaaten wie Raps ein niedriges Verhältnis von Samen zu Frucht und einen geringen Ölertrag, was sie zu einer kostspieligeren Ware macht.
Mit einer genbearbeitenden Technik, die als CRISPR-basierte Genmischung bekannt ist, integrierten Chen und die Studienautorin Juli Wang spezifische Gene, die an der Synthese von Punicinsäure beteiligt sind, direkt in das Genom der Backhefe. Dies ist die erste Verwendung von CRISPR-basierter Genmischung zur Ingenieurierung von Hefe zur Produktion ungewöhnlicher Fettsäuren aus Pflanzen.
Ihr Ansatz ermöglichte die zufällige Hinzufügung von Genen zur Erstellung einer Bibliothek, die dann gescreent wurde, um die effektivsten Kombinationen zu identifizieren. Wang erklärte: "Wir erhalten das Screening der besten Stammzelle zuerst und finden dann heraus, welche Gene transformiert werden. Das garantiert eine bessere Leistung in unseren Ergebnissen, weil es uns sagt, welche Gene besser miteinander arbeiten."
Die Experimente führten zu einer 80-fachen Erhöhung des Punicinsäuregehalts, der 26,7 % erreichte, was den höchsten bisher in gentechnisch veränderten Mikroorganismen oder Pflanzen berichteten Wert darstellt und ein Potenzial für die kommerzielle Produktion aufzeigt.
Der produzierte Hefestamm weist einen stabilen Punicinsäuregehalt auf, was für großangelegte Anwendungen vielversprechend ist. Wang bemerkte: "Für die bioindustrielle Produktion bedeutet dies, dass die Gene, die der Hefe hinzugefügt werden, von einem Fermentationsbatch zum nächsten nicht verloren gehen."
Die Entdeckungen führten zu einem vorläufigen Patentantrag und basieren auf früheren Forschungen, die die Dynamik des Punicinsäuregehalts in Hefe identifizierten. Die Forscher planen, ihren hochgradigen Stamm in Laborfermentern anzubauen, was einen Schritt in Richtung kommerzieller Produktion darstellt.
Darüber hinaus könnte ihr Ansatz zur CRISPR-basierten Genmischung angepasst werden, um Backhefe zur Produktion anderer wertvoller ungewöhnlicher Fettsäuren, wie sie aus Rizinusöl gewonnen werden, zu entwickeln, was aufregendes Potenzial für die Entwicklung weiterer Bioprodukte bietet.