* التعديل الوراثى لبكتيريا حمض اللاكتيك
*************************
Genetic modification of lactic acid bacteria
**************************************
مقدمة
*****
· بدأت أبحاث وراثية عديدة جدا عن بكتريا حمض اللاكتيك فى عام 1970 اشتملت على مراقبة البلازميد المرتبط بكثير من الصفــات الوظيفية الأساسية للــ Lactobacilli المعروفة فى هذة الفترة باسم Group N streptococci ولكن الطرق الفنيــــة المستخدمة فى نقل الجين معمليا أو خارج المعمل لم تكن متطورة فى هذا الوقت . كما اشتملت الدراسات أيضا على أجناس أخرى من LAB
· فى عام 1980 م أصبحت طريقـــــــــــــــة
Recombinant DNA Technique ممكنة التطبيق فى كثير من الالنواع الهامة وأن الجينات العديدة الخاصة بصفات تخمير اللاكتوز أو coding for proteinases قد نسخت وحللت على المستوى الجزيئى .
· زاد التقدم فى هذا المجال بدرجة سريعة فى السنين القليلة الماضية وشمل تفسيرا لتركيب ووظيفة الجين المرتبط بالصفة وكذلك الجينات الكروماسومية لبكتريا حمض اللاكتيك شرحا وافيا ... وعلية فان امكانية استخدام هذة الـ organisms للعمل كعائل host خاص بـ heterologous proteins قد درست وقيمت .
* وفيما يلى النقاط التى درست فى هذا الفصل من الكتاب :
*****************************************
2- The plasmid biology of LAB:
*********************************
A - Lactococcal plasmids
*************************
1- Lactose fermentation and proteinase plazmids .
2- Fermintation plazmids.
3-Plasmids associated with phage resistance
4- Plasmid - encoded bacteriocine production and resistance .
5- Other plasmid -mediated phenotypes
B -Plasmid in other group of LAB :.
**********************************
1 - Plasmids of Lactobacilli .
2 - Pediococcal plasmids .
3 - Plasmids in the genus of Leuconostoc and
Streptococcus salivarius supsb.thermophilus.
3- Gene transfer in LAB.
***********************
A- 1- Transduction .
2- Conjucation .
B- In vetro gene transfer techniques
.
1- Protoplast techniques .
2- Electroporation
4- DNA repair and mutagensis .
*****************************
5- Genetic recombination in LAB.
*******************************
A- General recombination .
B- Recombination mediated by transposable elements
6- Gene cloning in Lactococci :
***************************
A- cloning vectors .
B- Examples of cloned genes .
1- Proteinases .
2- The lactose utilization system .
3- Citrate permease .
4- Examples of other cloned genes .
C- Expression of heterologous genes .
D- Genetic of Str. Salvarius supsb. thermorphilus .
7- Gene cloning in Lactobacilli :
****************************
A- Cloning vectors
B- Examples of cloned genes
C- Expression of heterologous genes of Lactobacilli .
8- Gene coding in other lactic acid bacteria .
***************************************
*الملخص Summary
*******************
· حدث فى السنوات الماضية زيادة كبيرة فى المعلومات الخاصة
بالنواحى الوراثية والبيولوجيا الجزيئية لــ LAB خصوصا
للـ Lactococci الا أن المعلومات المتعلقة بـ Lactobacilli
وبعض الانواع الأخرى قد زاد ت أيضا.
· أسست الطرق البيولوجية الخاصة بالجزيئــــــــــات
molecular biological methods كما أنجزت :
1. كثير من التحاليل على تركيب ووظيفة الجين .
2. طرق التمثيل الغذائى غير المفهومـــــــــــة
unraveling of metabolic pathways
3. كثير من التحورات الوراثية لتحسين صفات بادئات الـ
mesophilic المهمـــــــــــــــــة
بالنسبة لـ Streptococcus thermophilus فقد بدأت
التحليلات الجزيئية علية بنجاح الا من وجود أسئلة عديدة تحتاج الى
اجابات .
·بالنسبة للـ Lactobacilli تظل الحاجة موجودة لتفسير بعض
النقاط مثال ذلك .....نظم نقل الجين بكفاءة ، قلةالمعلومات عن
gene expression and regulation .. وعلية فإإن تطبيق
ذلك عمليا ينتظر حل هذة النقاط .
انتاج واستعمال LAB من الناحية الصناعية
Industrial use and production of LAB
***********************************
**************
*******
أ- اتجاهات المستقبل فى مجال البادئـات Future trends ...
******************************************
· تظهر برامج الأبحاث الحديثة الاتجاهات المستقبلية للــ LAB
المستخدمة فى انتاج المنتجات الغذائية المتخمرة..فقد تم فهم الخصائص المهمة لهذة السلالات " النقية غالبا " فهما جيدا .. وكان أول اتجاة درس هو فهم السلوك العام لمزرعة تتكون من عدة سلالات بجانب التركيز على العلاقة بين هذة السلالات المكونة للمخلوط .. والفهم الجيد لظاهرة الــ symbiotic والتثبيط inhibition بين السلالات وبعضها يعتبر من أهم الأولويات اللازمة للتحكم فى المزارع المستخدمة فى انتاج المنتجات الغذائية المخمرة.
· ثانى هذة الاتجاهات هو تطوير المعلومات فى الاتجاة الوراثى بهدف توطين صفات أو خصائص جديدة فى السلالات ذات الأهمية الاقتصادية والتكنولوجية ... فعلى سبيل المثال " بجانب التحميض المباشر " يكون من المفيد الحصول على سلالات تنتج الــ bacteriocins يمكن استخدامها فى :
1- انتاج منتجات مخمرة لاتعامل فيها المواد الخام التى تدخل فى الصناعة معاملة حرارية مثل ......... silage ،. sausage ،vegetable products
2- خفض مستوى الملوثات بفعل هذة البكتريا المحورة
لحمض اللا كتيك .
لجعل هذة الطرق الفنية ممكن اجرائها يجب حل المشاكل التالية :
*****************************************
1- معرفة الـــ corresponding genetic determinant أى المحددات الوراثية الملازمة لبعض الصفات أو الخصائص الوراثية .
2- استخدام الطرق التى تسمح بانتقال الجين .
3- ترتيب أو التصرف فى vectors - donor and reciplent للسلالات التى من نفس الأنواع لكى يمكن الحصول
على microorganisms “ GRAS " .
4- حل المشاكل المنتظمة والــ constraints والتى تعتبر
بعيدة مثلما كانت الكائنات الدقيقة المحورة وراثيا محل الاهتمام بعيدة
أيضا .
ب - انتاج البادىء على النطاق الصناعى :
*****************************
خطوات انتاج مركز البادىء starter concentrate
-------------------------------------
Preparation of inoculum .
Preparation of the media .
Fermentaion at constant ph .
Harvesting the culture .
Adding the cryoprotectant .
Freezing .
Freeze - drying .
Packing and storage .
Harvesting
يتم باستخد ام 1- أجهزة الطرد المركزى .
2- أجهزة الــ UF .
وهما الأ كثر استخداما فى الصناعة وأمكن باستخدامهما
التركيز لـ 12 ضعف.
· Cryoprotectant :
- تستخدم من عدة سنين لتحسين مقدرة المزرعة على البقاء حية
بعد عمليات التجميد المختلفةFreezeing - Frozen storage - Freeze – drying
- أكثر المواد الحامية استخداما فى الصناعة هى :
* سكر اللاكتوز أو السكروز ( 7 % ) .
* Mono sodium glutanate ( %5 )
* Ascorbate in water or milk base
· Freezing :
*من أكثر الطرق المستخدمة كفاءة هى التجميد السريع فى النتروجين السا ئل فى صورة Pellets ليسهل استخدامها فى صورة مركز مجمد أو فى الـــ Freeze -drying .
ساحة النقاش