Более полезный тапиоковый крахмал уже в пути

Исследователи из Центра устойчивой науки о ресурсах (CSRS) RIKEN в Японии создали более полезную для здоровья форму крахмала в растении маниока. Исследование, опубликованное в научном журнале Plant Molecular Biology, показывает, как снижение уровня ферментов ветвления крахмала (starch branching enzymes, SBEs) в растениях маниока меняет состав тапиокового крахмала, делая его более устойчивым к перевариванию и полезным для здоровья.

Крахмал содержит две молекулы — амилозу и амилопектин. Амилоза представляет собой прямую цепь молекул глюкозы, а в амилопектине цепи разветвляются. Например, рисовый крахмал содержит около 35% амилозы, а крахмал маниока (тапиока) — только около 17%. Нормальный крахмал с разветвленным амилопектином легко переваривается. Однако амилоза и менее разветвленный амилопектин полезнее, так как их структура может сопротивляться перевариванию. Устойчивый крахмал не вызывает резких скачков сахара в крови, а попадает в кишечник, где становится пищей для полезных бактерий.

Команда RIKEN CSRS сосредоточилась на маниоке, так как это одна из важнейших культур в тропических и субтропических регионах. «Подавляя несколько генов один за другим, мы смогли увеличить количество устойчивого крахмала в тапиоке примерно на 63%», — говорит ведущий исследователь Ёсинори Уцуми. «Этот крахмал не только улучшит функцию кишечника, но и улучшит уровень сахара в крови и чувствительность к инсулину».

Устойчивый крахмал имеет две характеристики:

1. Амилопектин с меньшим количеством ветвей и более длинными цепями.
2. Более низкий процент амилопектина в целом.

Для создания устойчивого крахмала исследователи сосредоточились на ферментах ветвления крахмала (SBEs), которые помогают создавать ответвления в амилопектине. Анализ выявил три гена SBE в геноме маниока. SBE1 и SBE2a участвуют в создании амилопектина в листьях и корнях, а SBE2c — только в корнях.

Исследователи создали несколько линий трансгенной маниоки. Наиболее успешными были линии, в которых экспрессия как SBE1, так и SBE2 была снижена примерно до 10% от уровня в диком типе. Хотя дикий тип маниоки содержал около 17% амилозы, корни двух трансгенных линий содержали около 40% амилозы. Эти линии также производили корневой амилопектин с меньшим количеством ветвей и более длинными цепями. В целом, процент устойчивого тапиокового крахмала вырос с 0,4% до примерно 25%, что составляет колоссальное увеличение примерно на 6300%, хотя общее количество крахмала немного уменьшилось.

«Мы надеемся, что наши результаты приведут к появлению большего количества функциональных продуктов, улучшающих здоровье человека», — говорит Уцуми. «Теперь, когда мы определили гены маниока для получения молекулярно более устойчивого крахмала, следующим шагом будет проверка эффективности этих растений и производимого ими тапиокового крахмала».