تولید اکتوئین در گیاهان با استفاده از مهندسی ژنتیک برای کاهش اثرات منفی تنش‌های غیرزیستی

تغییر در پتانسیل آب محیطی که در اثر خشکی و شوری ایجاد می‌شود، یکی از مهمترین عوامل تنش­زای غیرزیستی در بسیاری از زیستگاه‌های طبیعی موجودات زنده است. محلول‌های سازگار به عنوان عوامل محافظت کننده، نقش مهمی در افزایش پایداری ملکول‌های زیستی و کل سلول در برابر تنش‌ شوری ایفا می‌کنند. اکتوئین و مشتق آن هیدروکسی اکتوئین به عنوان محلول سازگار به­طور گسترده‌ای توسط باکتری‌ها و تعداد معدودی از آرکی‌ها و یوکاریوت‌ها در پاسخ به شوری و فشار اسمزی بالا تولید می‌شوند. تولید اکتوئین با استفاده از مهندسی ژنتیک و انتقال ژن‌های ectA، ectB و ectC منجر به افزایش تحمل فشار اسمزی بالا در چند گیاه مدل شده است. در این مقاله مروری، اهمیت کاربرد‌های فعلی و بالقوه اکتوئین به عنوان محافظت کننده از ماکروملکول‌ها، سلول‌ها و بافت‌ها مورد بحث قرار گرفته است. همچنین، یک تئوری پیشرو در مورد سازوکار و چگونگی محافظت اکتوئین از پروتئین‌ها که شامل کنار رفتن ملکول‌های اکتوئین از سطح ماکروملکول‌ها، کند سازی انتشار آب از اطراف ملکول‌های زیستی و کمک به حفظ حالت طبیعی پروتئین‌ها است شرح داده شده است. داده‌های تجربی دهه‌های گذشته در مورد کاهش تنش خشکی و شوری توسط اکتوئین‌ها و چشم­انداز استفاده از آن‌ها در زمینه‌های مختلف بیوتکنولوژی مدرن از جمله مهندسی ژنتیک در این مقاله مروری خلاصه شده است.

Keywords:

ectoines , compatible solutes , osmotic stress , genetic engineering , اکتوئین , محلول‌های سازگار , تنش اسمزی , مهندسی ژنتیک