دانشمندان یک سویه قارچی را شناسایی کردند که پاتولین (Patulin)، یک مایکوتوکسین خطرناک که گاهی در میوه ها یافت می شود را به محصولات جانبی کمتر سمی تبدیل می کند.
تاریخ انتشار از منبع: 9 شهریور 1402
منبع: دانشکده علوم توکیو
خلاصه: پاتولین یک مایکوتوکسین مضر است که توسط قارچ ها که معمولاً در میوه های آسیب دیده از جمله سیب، گلابی و انگور یافت می شود، تولید میگردد. اخیرا محققان یک سویه قارچ رشته ای جدید را شناسایی کردند که می تواند پاتولین را با تبدیل آن به موادی که کمتر سمی هستند تجزیه کند. یافته‌های آنها بینش‌های مهمی در مورد مکانیسم‌های تخریب پاتولین موجود در طبیعت ارائه میکند و می‌تواند به راه‌های جدیدی برای کنترل سمیت پاتولین در منابع غذایی ما منجر شود.
پاتولین (C7H6O4)، یک مایکوتوکسین تولید شده توسط چندین نوع قارچ، برای انواع مختلف جانداران از جمله انسان، پستانداران، گیاهان و میکروارگانیسم ها سمی است. محیط‌هایی که اقدامات بهداشتی مناسب در فرآیند تولید مواد غذایی را رعایت نمیکنند، مستعد آلودگی پاتولین هستند، زیرا بسیاری از این گونه‌های قارچی تمایل دارند روی میوه‌های آسیب‌دیده یا در حال پوسیدگی، به ویژه سیب رشد کنند و حتی محصولات سیب مانند سس سیب، آب سیب و مرباها را آلوده کنند.
مسمومیت پاتولین که مسئول طیف وسیعی از عوارض از جمله تهوع، احتقان ریه، زخم، خونریزی روده و حتی پیامدهای جدی تر مانند آسیب DNA، سرکوب سیستم ایمنی و افزایش خطر سرطان است، یک نگرانی جدی در سراسر جهان است. در نتیجه، بسیاری از کشورها محدودیت هایی را بر روی سطوح مجاز پاتولین در محصولات غذایی، به ویژه غذاهای کودک اعمال کرده اند، زیرا نوزادان در برابر اثرات پاتولین آسیب پذیرتر هستند.
درمان سمیت پاتولین شامل اکسیژن درمانی، ایمونوتراپی، درمان سم زدایی و درمان با مواد مغذی است. با این حال، از آنجایی که پیشگیری اغلب بهتر از درمان است، دانشمندان به دنبال راه‌های کارآمد برای کاهش سمیت پاتولین در محصولات غذایی بوده‌اند. برای این منظور، یک تیم تحقیقاتی از جمله دانشیار Toshiki Furuya از دانشگاه علوم توکیو (TUS) در ژاپن، اخیراً میکروارگانیسم‌های خاک را که می‌توانند به طور بالقوه به کنترل سمیت پاتولین کمک کنند، غربالگری کردند.
این تیم میکروارگانیسم هایی را از 510 نمونه خاک در یک محیط غنی از پاتولین کشت دادند و به دنبال میکروارگانیسم هایی بودند که در حضور این سم رشد کنند. سپس، در آزمایش غربالگری دوم، آنها از کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) برای تعیین بازماندگانی استفاده کردند که در تجزیه پاتولین به سایر مواد شیمیایی کمتر مضر مؤثرتر بودند. بر این اساس، آنها یک سویه قارچ رشته ای (کپک) به نام Acremonium sp یا "TUS-MM1"، متعلق به جنس Acremonium، را پیدا و شناسایی کردند.
سپس این تیم آزمایش‌های مختلفی را برای شناسایی مکانیسم‌هایی که توسط TUS-MM1 باعث تجزیه پاتولین می‌شود، انجام دادند. این امر شامل کشت سویه کپک در محلول غنی از پاتولین و تخلیص موادی بود که به تدریج در داخل و خارج سلول های آن در پاسخ به پاتولین تولید می شدند.
یکی از یافته‌های مهم این بود که سلول‌های TUS-MM1 هر مولکول پاتولین جذب‌شده را با افزودن اتم‌های هیدروژن به اسید دزوکسی پاتولینیک، ترکیبی با سمیت کمتر از پاتولین تبدیل کردند. دکتر فورویا می‌گوید: «زمانی که ما این تحقیق را شروع کردیم، تنها یک سویه قارچ رشته‌ای دیگر گزارش شده بود که پاتولین را تجزیه میکند. با این حال، قبل از مطالعه حاضر، هیچ محصول تخریبی شناسایی نشده بود. در این رابطه، طبق دانش ما، TUS-MM1 اولین قارچ رشته ای است که ثابت شده قادر به تجزیه پاتولین به اسید دزوکسی پاتولینیک است.
علاوه بر این، تیم دریافت که برخی از ترکیبات ترشح شده توسط سلول های TUS-MM1 می توانند پاتولین را به مولکول های دیگر نیز تبدیل کنند. آنها با مخلوط کردن پاتولین با ترشحات خارج سلولی سلول های TUS-MM1 و استفاده از HPLC، محصولات تخریبی مختلف تولید شده از پاتولین را مشاهده کردند. آزمایش بر روی سلول های باکتری E. coli نشان داد که این محصولات جانبی بسیار کمتر از خود پاتولین سمی هستند و این یافته بسیار دلگرم کننده بود. از طریق تجزیه و تحلیل های شیمیایی بیشتر، تیم تحقیقاتی به این نتیجه رسید که عامل اصلی تبدیل پاتولین در خارج از سلول ها، یک ترکیب مقاوم به حرارت اما بسیار واکنش پذیر با وزن مولکولی کم است.
به طور کلی، یافته های این مطالعه ما را یک گام به سمت راه حل های کارآمد برای کنترل سطوح پاتولین در غذا نزدیک تر می کند. دکتر فورویا حدس می‌زند: «شناسایی مسیرهایی که میکروارگانیسم‌ها از طریق آنها می‌توانند پاتولین را تجزیه کنند، نه تنها برای افزایش درک ما از مکانیسم‌های زیربنایی در طبیعت، بلکه برای تسهیل کاربرد این ارگانیسم‌ها دراقدامات کنترل زیستی مفید خواهد بود».
آدرس مقاله رفرنس:
- Megumi Mita, Rina Sato, Miho Kakinuma, Hiroyuki Nakagawa, Toshiki Furuya. Isolation and characterization of filamentous fungi capable of degrading the mycotoxin patulin. MicrobiologyOpen, 2023; 12 (4) DOI: 10.1002/mbo3.1373
