Čokoladino novo vrijeme

Većina ljudi su protiv GMO,da li poznavali problematiku ili ne te uz jaku kampanju protivnika GMO hrane,koje su gotovo isključive po tom pitanju.Mnogi od tih ljudi, goto-vo 99 % su(vjerovatno) ljubitelji čokolade ili bilo kakvog drugog jela na bazi kakaa. 

Glavna sirovina za čokoladu je stablo ( Theobroma cacao),to je tropsko stablo koje proizvodi kakaa zrna, koja služe kao glavna sirovina čokolade.Stablo je važno za industrije čokolade vri-jedno  više milijardi dolara(13,7 milijardi dolara u 2017.god.) i stoga je nevjerojatno važno za privredu mnogih zemalja u razvoju,a važno je i za ljubitelje čokolade.

Stablo kakao je zaraženo mnogim patogenima. Kada stablo postane zaraženo, rezultat je sma-njen prihod za milijone poljoprivrednika u zemljama u razvoju,a cijena kakaa na svjetskom tržištu raste,a cijenu koju za to plaćamo je  ta da su čokolade sve skuplje a pakovanja sve tanja i lakša.Mada je u posljednjih godinu dana cijena kakaa na svjetskom tržištu pala, cijena čoko-lade ostala je ista.

Svake godine nekoliko biljnih bolesti jako ograničava globalnu proizvodnju, a 20-30 posto kakaovih mahuna  nedoknadivo propadne.Razvojem kakaa sorti otporne na bolesti važan je napredak u svijetu proizvodnje čokolade. Tim stručnjaka u Penn Stateu taj je cilj postigao i danas je to već u praktičnoj upotrebi. 

Priču smo počeli sa GMO hranom,pa o čemu se radi.Samo spominjanje GMO,kako smo na početku naveli kod ljudi diže kosu na glavi,bez obzira što ne bi mogli reći niti jednu rječ o čemu se tu radi.                                                                                                                                       Danas je razvijena nova tehnologija za uređenje gena("zamjena za GMO" ?),poznatog kao CRISPR-Cas9,koja se koristila u ovom slučaju da pomogne proizvođačima kakaa,da njihova stabla ne oboljevaju.

Što je CRISPR-Cas9 ?

CRISPR-Cas9 je sistem kojeg koriste bakterije kako bi se odbranile od napada virusa, a od- nedavno se koristi kao metoda za precizno izrezivanje genoma na određenim tačkama. Sistem se sastoji od dvije komponente: CRISPR i Cas9. CRISPR (engl. clustered regularly interspaced short palindromic repeats) predstavlja grupirane pravilno razmaknute kratke ponavljajuće palindromske dijelove koje se nalaze u genomu unutar ponavljajućih DNA nasta-vaka. U blizini tih ponavljanja nalaze se Cas geni, koji kodiraju važne enzime ovog sistema. Jedan od njih je i Cas9, to je nukleaza – enzim koji kida nukleinske kiseline (DNA i RNA).

Kada virus napadne bakteriju, ubacuje svoju nukleinsku kiselinu u bakterijsku stanicu, što potakne proizvodnju Cas enzima koji režu nukleinsku kiselinu virusa na komadiće, kako bi ih ugradili u vlastiti genom na mjesta gdje se nalaze CRISPR sekvence.

               CRISPR-Cas9:mehanizam odbrane bakterija.A: Cas9 enzim

1. Virus napada bakterijsku stanicu; 2. Nukleinska kiselina virusa ugrađuje se u bakterijsku nukleinsku kiselinu na mjestu CRISPR; 3. CRISPR RNA kompleks je formiran; 4. CRISPR RNA vezuje se sa Cas9 enzimom; 5. CRISPR RNA vodi Cas9 enzim do virusa. On reže i uništava viralni genom.

(Slika  Nicola Graf)

Na taj način bakterijska stanica stječe imunitet: naime u idućem napadu iste vrste virusa, CRISPR niz, zajedno s virusnom nukleinskom kiselinom, kopira se u kratke RNA molekule. Te kratke RNA molekule najprije se povezuju s Cas enzimom što rezultira kompleksom koji prepo-znaje virusnu nukleinsku kiselinu, identificiranu na temelju podudarnosti s već ugrađenim dije-lom. Tada Cas9 reže ciljnu virusnu  nukleinsku kiselinu, onemogućavajući da virus iskoristi bak-teriju za vlastitu replikaciju.

Uređivanje gena (engl. gene editing) koristeći CRISPR-Cas9.

A: Ciljna sekvenca; B:DNA; C:Vodeća RNA; D:Cas9; E:Nova DNA sekvenca

1. Vodeća RNA veže se sa ciljnom DNA sekvencom;

2. Cas9 enzim povezuje se sa vodećom RNA;

3. Cas9 enzim kida oba lanca DNA;

4. Bakterijski mehanizam popravka uvodi novu DNA na mjesto prekida lanca,

zamjenjujući originalnu DNA sekvencu.

(Slika  Nicola Graf)

Kakve su bile genetske promjene kod kakaa? 

Istraživači su koristili CRISPR-Cas9 kako bi stabla kakao bila otporna na infekciju njihovih pa-togena. Da bi se to postiglo, ciljali su gen poznat kao gen  ne- ekspresora genom poveveza-nog s patogenezom ( TcNPR1 ), koji regulira mnoge gene koji sudjeluju u imunološkom sis-temu biljke.                                                                                                                                       Kada se taj gen prekomjerno eksprimiran u biljci, postoji manje infekcije tkiva listova kakaa, posebno patogena Phythophthora.  Gen sličan NPR1, nazvan NPR3, negativno regulira NPR1, što znači da smanjuje njegov uticaj.Istraživači su predpostavili da manje NPR3 znači više NPR1, što bi rezultiralo manje infekcija kakaa. S druge strane, koristili su sistem za uređivanje gena CRISPR-Cas9 da bi se izradio gen NPR3, što je rezultiralo otpornijim biljkama. 

Ovo je prvi primjer korištenja tehnologije CRISPR-Cas9 za poboljšanje Theobroma kakao.  Iako postoji  mnogo više gena koji bi mogli rezultirati većom zaštitom od patogena, ovaj pio-nirski rad predstavlja prvi korak u pravom smjeru. Ovaj gen je promijenio hranu,tako da ide daleko više od osobnog izbora kod ljudi, koji mogu sada priuštiti čokoladu po bilo kojoj cijeni, bez obzira na to jeli li genetski uređena, GMO, organska, itd. Ovaj će rad osigurati pouzdanu produktivnost iz kakaa biljaka, što će pozitivno utjecati  na život milijona malih  poljoprivrednika koji uzgajaju kakaovac.

Izvor:American Council on Sciece ;Science in Schol