Genetische manipulatie Aspergillus soort om bepaalde eiwitten te verwijderen stopt de productie van mycotoxinen
Genetische manipulatie van de schimmel Aspergillus nidulans (getoond in deze kleurverbeterde scanning-elektronenmicrofoto) om bepaalde eiwitten te verwijderen, voorkomt de productie van verbindingen die mycotoxinen worden genoemd.
Voedsel dat besmet is met schimmels kan op zijn best een ongemak zijn en in het slechtste geval levensbedreigend. Maar nieuw onderzoek toont aan dat het verwijderen van slechts één eiwit sommige schimmeltoxines hoog en droog kan achterlaten, en dat is mogelijk goed nieuws voor de voedselveiligheid.
Sommige schimmels produceren giftige chemicaliën, mycotoxinen genaamd, die niet alleen voedsel, zoals granen, bederven, maar ons ook ziek kunnen maken. Aflatoxinen, een van de gevaarlijkere soorten mycotoxinen, kunnen bij mensen leverkanker en andere gezondheidsproblemen veroorzaken.
“Het is een stille vijand”, zegt schimmelonderzoeker Özgür Bayram van de Maynooth University in Ierland, omdat de meeste mensen niet merken wanneer voedsel zoals maïs of tarwe bederft.
Jarenlang wisten onderzoekers dat sommige schimmels deze gifstoffen produceren, maar ze kenden niet alle details. Nu hebben Bayram en collega’s een groep eiwitten geïdentificeerd verantwoordelijk voor het aanzetten van de productie van mycotoxinen. Genetische manipulatie van de schimmel Aspergillus nidulans om zelfs maar één van de eiwitten te verwijderen, wordt voorkomen dat de toxines worden gemaakt, rapporteren de onderzoekers in het nummer van 23 september van Onderzoek naar nucleïnezuren.
“Er is een lange reeks genen die betrokken zijn bij de productie van eiwitten die, in een cascade-effect, zullen resulteren in de productie van verschillende mycotoxinen”, zegt Felicia Wu, een voedselveiligheidsexpert aan de Michigan State University in East Lansing, die was niet betrokken bij het onderzoek.
De nieuw geïdentificeerde eiwitten werken als een sleutel om een auto te starten, zegt Bayram. De onderzoekers wilden uitzoeken hoe ze de sleutel konden verwijderen en voorkomen dat het startsignaal doorging, wat betekent dat er in de eerste plaats geen gifstoffen zouden worden gemaakt.
Bayram en zijn team identificeerden de eiwitten in A. nidulans, waaruit blijkt dat vier eiwitten samenkomen om de sleutel te maken. De onderzoekers hebben de schimmel genetisch gemanipuleerd om elk eiwit op zijn beurt te verwijderen. Wanneer een van de vier eiwitten ontbreekt, start de sleutel de mycotoxine-ontsteking niet, ontdekte het team.
In een ander onderzoek dat nog moet worden gepubliceerd, waarbij dezelfde groep eiwitten in de nauw verwante schimmel wordt gedeactiveerd A. flavus, dat aflatoxinen kan maken, voorkomt de productie van die toxines, zegt Bayram. “Dit is dus een groot succes, want we zien, in ieder geval bij twee schimmels, hetzelfde [protein] complex doet hetzelfde.”
Het nieuwe werk “bouwt voort op een hoeveelheid onderzoek dat al tientallen jaren is gedaan” om schimmelbesmetting van voedsel te voorkomen, zegt Wu. Er worden al verschillende methoden gebruikt om dergelijke verontreinigingen te beheersen. Bijvoorbeeld, omdat niet alle A. flavus stammen produceren aflatoxinen, een methode om besmetting te voorkomen is om niet-toxische stammen op velden met maïs en pinda’s te strooien, legt Wu uit. Die schimmels vermenigvuldigen zich en kunnen helpen voorkomen dat andere giftige stammen voet aan de grond krijgen.
Dit onderzoek is een van de vele manieren waarop onderzoekers genetische manipulatie gebruiken om te proberen deze gifstoffen in voedsel te bestrijden (SN: 3/10/17). Een toekomstige toepassing van het nieuwe onderzoek zou kunnen zijn om een toxinevormende schimmel genetisch te tweaken en deze vervolgens mogelijk op gewassen en elders te gebruiken. “We kunnen in principe aflatoxinebesmetting in voedsel voorkomen, bijvoorbeeld in het veld, zelfs in de magazijnen, waar veel besmetting plaatsvindt”, zegt Bayram.
Schimmels en schimmelachtige organismen die bekend staan als waterschimmels zullen naar schatting verwoesten een derde van ’s werelds voedselgewassen per jaar. Als die besmetting kan worden voorkomen, schat Bayram dat het bespaarde voedsel genoeg zou zijn om in 2022 800 miljoen mensen te voeden.
Het nieuwe onderzoek is een goed begin, zegt Wu, maar het zal nog steeds een uitdaging zijn om te proberen te begrijpen hoe dit voor landbouwdoeleinden kan worden geoperationaliseerd. Het is onduidelijk hoe schaalbaar de techniek is, zegt ze, en het kan moeilijk zijn om Amerikaanse regelgevende instanties het gebruik van een genetisch gemodificeerde schimmel op belangrijke voedselgewassen te laten goedkeuren.
