מפעלים תאיים מיקרוביאליים לייצור הורמונים צמחיים
צוות חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו, אוניברסיטת קליפורניה בריברסייד ואוניברסיטת אוטסונומיה ביפן, הדגים את היכולת להשתמש במפעלים תאיים מיקרוביאליים להגדלת הייצור של הורמונים צמחיים נדירים. המחקר מתמקד בהורמונים מסוג סטריגולקטונים, שיש בהם עניין רב בקרב מדעני צמחים בשל תפקידיהם בפיתוח צמחים, בוויסות יחסי גומלין סימביוטיים בין צמחים למיקרובים בקרקע ובזירוז הנביטה של צמחים טפילים.
סטריגולקטונים הם קבוצה ייחודית של הורמונים צמחיים שמיוצרים בכמויות קטנות מאוד בצמחים. הדבר מקשה את חקר תפקידם. עד כה התגלו כ-30 סטריגולקטונים, אך תהליך הבידוד והניקוי שלהם מצריך כמויות גדולות של חומר צמחי. לדוגמה, מדענים נדרשים ל-1,000 ליטר של נוזל עצה כדי להפיק כמות מספקת לניסויים. לשם כך החוקרים משתמשים במפעלים תאיים המשלבים חיידקי E. coli ושמרי אפייה, ומייצרים סטריגולקטונים בכמויות הגדולות פי 125 משיטות קודמות.
החוקרים פיתחו פלטפורמה משותפת של חיידקים ושמרים לייצור סטריגולקטונים, המאפשרת להימנע מהשמדת עשרות עצים לצורך הפקת הנוזל הנדרש לניסויים. כך אפשר לייצר כמויות מספקות של הורמונים למחקר בלי לפגוע במשאבי טבע. במחקר הנוכחי, החוקרים התמקדו בהורמונים סטריגולקטוניים שמקורם בגן CPY722C, המצוי ברוב הצמחים הפורחים, ובגנים מקבילים שלו, CYP722A ו-CYP722B.
באמצעות הפלטפורמה המיקרוביאלית הצליחו החוקרים לבחון את תפקוד הגנים האלו במגוון צמחים כגון פופלר, פלפל, אפונה ואפרסק. הם הצליחו לייצר הורמון בשם 16-hydroxy-carlactonic acid (16-OH-CLA) שסווג בעבר, אך מבנהו ותפקידו המדויק לא היו ידועים. במחקר נמצא שההורמון קיים בעיקר בנצרים של צמחים, אך לא בשורשים, ושקיומו משתנה לפי סוג הצמח ועונות השנה. לדוגמה, בצמחים שנתיים כגון פלפל ואפונה, ההורמון נעלם כשהצמח מתבגר, ואילו בעצים כגון פופלר הוא מופיע רק בעונות מסוימות.
החוקרים סבורים כי הפלטפורמה שפותחה תוכל לשמש לא רק לייצור סטריגולקטונים אלא גם להורמונים ולמולקולות צמחיות נדירות אחרות. טכנולוגיה זו עשויה לשנות את האופן שבו מדענים חוקרים ומפתחים תרכובות צמחיות תוך שימור משאבים טבעיים ושיפור יעילות המחקר. אם יישומי הטכנולוגיה יורחבו, היא עשויה לתרום לא רק למחקר אקדמי אלא גם לתחומים כגון חקלאות, פיתוח תרופות ותחומים נוספים הקשורים לביוטכנולוגיה צמחית.
