A HUN-REN Szegedi Biológiai Kutatóközpont (HUN-REN SZBK) és a Magyar Molekuláris Medicina Kiválósági Központ (Hungarian Centre of Excellence for Molecular Medicine – HCEMM) kutatói Papp Balázs vezetésével új nézőpontból vizsgálták az élesztőgombák anyagcseréjének evolúcióját. Korszerű módszerekkel mérték az anyagcserében részt vevő anyagcseretermékek mennyiségi változásait az emberiség által széleskörűen használt élesztőkben és ezek közeli rokonaiban, és megállapították, hogy a háziasított és a vad élesztők között lényeges eltérések vannak ezen anyagok mennyiségében. Az általuk kifejlesztett eljárás fontos szerepet kaphat az élelmiszeripar ‒ például a borászat ‒ számára hasznos új élesztőtörzsek kiválasztásában és vizsgálatában. A kutatás eredményeit bemutató tanulmány a rangos PNAS folyóiratban jelent meg.
Az egysejtű élesztőgombák nélkülözhetetlenek az élelmiszeriparban. Fontos szerepet játszanak számos élelmiszer alapvető erjedési folyamataiban, így hozzájárulnak a kenyér kelesztéséhez, a bor, a sör és más alkoholos italok előállításához. A vadon élő élesztőket az elmúlt évezredekben ‒ egymástól függetlenül ‒ többször is háziasították, így azok különféle élelmiszeripari folyamatokhoz alkalmazkodtak. Ez az evolúciós folyamat hasonlított ahhoz, ahogy a vadon élő növényekből és állatokból haszonnövények és háziállatok jöttek létre.
Az evolúció során többféle változás is végbemehet az élesztők anyagcseréjében. Egyrészt megváltozhat az anyagcsere-hálózat szerkezete, azaz a folyamatban részt vevő enzimek elveszhetnek, és új enzimek jelenhetnek meg. Korábbi kutatásokban az anyagcsere evolúcióját az enzimekre összpontosítva tanulmányozták. Ezek a kutatások azonban nem vették figyelembe, hogy az anyagcserében részt vevő kémiai vegyületek, az anyagcseretermékek mennyisége is megváltozhat. A mostani kutatás keretében a HUN-REN SZBK Metabolomikai Laboratóriumában és az együttműködésben részt vevő berlini Charité Egyetemen korszerű módszerekkel mérték az anyagcseretermékek sokaságát, így elsőként sikerült megvizsgálni az anyagcsere-evolúció mindkét oldalát. Az eredmények azt mutatták, hogy az anyagcseretermékek mennyisége az evolúció során sokkal gyorsabban változik, mint az anyagcsere hálózata, és a kétféle változás nagyrészt független egymástól. Az anyagcseretermékek közvetlen mérése tehát olyan információkkal szolgál, amelyek pusztán az enzimekre összpontosítva nem elérhetők.
A kutatók megállapították, hogy az élesztők evolúciója során a háziasítás drasztikus hatással volt az anyagcserére.
A háziasított és a vad élesztők között lényeges eltérések vannak az anyagcseretermékek mennyiségében, továbbá a háziasított élesztőkben az anyagcsere-változás evolúciós sebessége is felgyorsult. Közel száz anyagcsereterméket külön-külön vizsgálva azt találták, hogy a háziasított élesztőkben jelentős részüknek a mennyisége megváltozott a vad élesztőkhöz képest. Ez azért figyelemre méltó, mert az evolúció során több független háziasítás is történt különféle célú emberi felhasználásra, ennek ellenére újra és újra azonos irányba változtak az anyagcseretermékek. Ezek szintjének visszatérő, azonos irányú megváltozását a kutatók háziasítási szindrómaként azonosították. Az ilyen mintázatot mutató anyagcseretermékek fontos szerepet töltenek be az élesztők központi anyagcseréjében és az aromaanyagok termelésében, evolúciójukat tehát nagyban befolyásolhatta a mesterséges szelekció.
A kutatás fő szerzői, Tengölics Roland és Szappanos Balázs rávilágítanak arra, hogy az anyagcseretermékek mennyiségi változásainak vizsgálata kulcsfontosságú lehet az evolúciós folyamatok mélyebb megértésében, legyen szó akár természetes szelekcióról, akár emberi tevékenységek következményeiről. Az általuk kifejlesztett kutatási eljárás az iparban is hasznosítható: módszerük lehetővé teszi, hogy célzottan azonosítsanak olyan élesztőgombákat, amelyek az emberi felhasználás szempontjából előnyösebb tulajdonságokkal rendelkeznek, például alacsonyabb mennyiségben termelnek nemkívánatos ízanyagokat.
- A Magyar Molekuláris Medicina Kiválósági Központ
-
egy több létesítményben működő intézet, amelynek kutatói úttörő eljárások és terápiás módszerek fejlesztésével járulnak hozzá az egészségesebb öregedéshez. A HCEMM Program jelenleg többek között a H2020 Teaming Projekt támogatásával működik, amelynek keretei között a Semmelweis Egyetem (SE), a Szegedi Tudományegyetem (SZTE) és a HUN-REN Szegedi Biológiai Kutatóközpont a heidelbergi székhelyű Európai Molekuláris Biológiai Laboratóriummal (European Molecular Biology Laboratory – EMBL) mint partnerintézménnyel dolgozik együtt. A magyar kormány támogatása szintén elengedhetetlen a HCEMM működéséhez, ez jelenleg a Tématerületi Kiválósági Program és a Nemzeti Laboratóriumok Program projektjein keresztül valósul meg.
A HCEMM célja, hogy az akadémiai és ipari területek között közvetítve, a molekuláris orvostudomány legújabb eszközeivel hozzájáruljon az öregedő magyar népesség életminőségének javításához és az egészségügyi ellátás költségeinek csökkentéséhez. A szervezet sokrétű munkáját a szegedi székhelyű HCEMM Nonprofit Kft. irányítja.
