Probiyotik gıda alanında Laktik Asit Bakterileri (LAB) performansını modüle etme konusundaki ilgi son yıllarda artış göstermektedir. Bu çalışma, Lacticaseibacillus casei ATCC 393’ün ultrasonla indüklenen attenuasyon sonrası transkripsiyonel düzenlemesini ortaya çıkarmak amacıyla RNA dizilemesini kullanmıştır. Çalışma, probiyotik metabolizmasının gecikmesini ve hayatta kalma stratejisi olarak metabolik bir kaymayı tetikleyen sub-lethal streslerin etkilerini araştırmaktadır.
Sonikasyonun 6 ve 8 dakikalık uygulamaları, sırasıyla 742 ve 409 genin anlamlı derecede farklı ifade edilmesine yol açtı. 6 dakika sonrasında 198 gen yukarı regüle edilirken, 321 gen aşağı regüle edildi. 8 dakika sonrasında ise 321 gen yukarı regüle edilirken, 249 gen aşağı regüle edildi. Bu sonuçlar, 6 dakika süresince güçlü bir savunma tepkisi ve ardından 8 dakika süresince adaptasyon gösterildiğini ortaya koymaktadır. Ultrason attenuasyonu, membran taşıması, karbonhidrat ve pürin metabolizması, fajla ilgili genler ve translasyon gibi bir dizi önemli biyomoleküler süreçle ilişkili genlerin ekspresyonunu değiştirdi.
Enerji İhtiyacı ve Gen Ekspresyonu
Özellikle, PTS taşıyıcılarını kodlayan genler ve glikoliz yolu ile pirüvat metabolizmasında yer alan genler yukarı regüle edildi. Bu durum, enerji ihtiyacının arttığını göstermektedir. Ayrıca, pürin biyosentetik genlerinin transkripsiyonundaki artış da enerji ihtiyacını doğrulamaktadır. Öte yandan, ribozomal protein biyosentetik genlerinin aşağı regüle edilmesi, yüksek enerjili bir süreç olan protein translasyonunun engellendiğini göstermektedir.
DNA Yapısının Korunması
Fajla ilgili genlerin aşağı regüle edilmesi, DNA yapısının sıkı bir transkripsiyonel kontrol altında tutulduğunu önermektedir. Hücrelerin, ultrason stresine karşı ATP’ye duyduğu ihtiyaç ve DNA yapısının stabilize edilmesi ve korunması için süreçlerin aktif hale getirilmesi gözlemlenmiştir. Bu çalışma, ultrasonun test edilen bakteri suşu üzerinde dikkate değer etkileri olduğunu ve farklı yolların savunma stres tepkisinde ve fenotipin değiştirilmesinde rol aldığını göstermektedir.
Çıkarımlar
Çalışmanın bulgularından elde edilen önemli çıkarımlar şunlardır:
- Ultrason, probiyotik bakterilerin gen ekspresyonunu önemli ölçüde değiştirebilir.
- Enerji ihtiyacı artışı, belirli metabolik yolların yukarı regüle edilmesiyle ortaya çıkar.
- DNA yapısının korunması için fajla ilgili genlerin aşağı regüle edilmesi dikkate değerdir.
- Protein translasyonunun engellenmesi, enerji tasarrufu stratejisi olarak kullanılır.
Sonuç olarak, çalışma ultrasonun Lacticaseibacillus casei ATCC 393 üzerindeki etkilerini ve bu bakterinin savunma stres yanıtında farklı yolların nasıl dahil olduğunu açıklamaktadır. Bu bulgular, probiyotik gıda üretiminde ultrasonun potansiyel uygulamaları hakkında önemli bilgiler sunmaktadır.
Orijinal Makale: Ultrason Sonochem. 2024 May 31;107:106939. doi: 10.1016/j.ultsonch.2024.106939. Online ahead of print.
