Расшифровка механизма для более здорового картофеля фри
Учёные из Университета штата Мичиган под руководством профессоров Джиминга Цзяна и Дэвида Даучса обнаружили ключевой механизм, лежащий в основе потемнения и потенциальных проблем со здоровьем, связанных с холодным хранением картофеля.
Их результаты, опубликованные 20 февраля в журнале The Plant Cell, открывают путь к созданию сортов картофеля, которые можно хранить при низких температурах, что приведёт к производству более здоровых и вкусных чипсов и картофеля фри.
Однако хранение картофеля в холоде запускает процесс холодового осахаривания (CIS), который превращает крахмалы в сахара.
Обработка клубней с высоким содержанием сахаров приводит к потемнению готового продукта. Также при высокотемпературной обработке образуется акриламид — канцерогенное соединение, связанное с повышенным риском развития рака.
Хотя существуют методы снижения уровня сахаров в хранящемся картофеле, они увеличивают стоимость и могут влиять на вкус. Поэтому Цзян и его коллеги сосредоточились на решении коренной проблемы — создании картофеля, изначально не подверженного CIS.
«Мы определили конкретный ген, ответственный за CIS, и, что более важно, обнаружили регуляторный элемент, который включает его при низких температурах», — объяснил Цзян.
«Изучая, как этот ген включается и выключается, мы открываем возможность создания картофеля, естественно устойчивого к CIS, который, следовательно, не будет производить токсичные соединения».
От лаборатории до пакета чипсов
В 2010 году Цзян и его команда опубликовали работу, определившую ключевой ген, ответственный за CIS у картофеля. В МГУ, куда он перешёл в 2017 году, команда работала над тем, чтобы выяснить, какие элементы этого гена можно модифицировать, чтобы остановить процесс.
Исследователи использовали комбинацию анализа экспрессии генов, идентификации белков и картирования энхансеров, чтобы определить регуляторный элемент, контролирующий ген CIS.
«Наши следующие шаги включают использование этих знаний для создания линий картофеля, устойчивых к CIS, с помощью редактирования генов или других методов селекции», — сказал Цзян.
Даучс, руководитель программы селекции и генетики картофеля МГУ, применил на практике технику, разработанную Цзяном для остановки CIS с помощью редактирования генов.
«Благодаря нашему сотрудничеству мы смогли получить результат, который прокладывает путь для целенаправленных подходов генетической модификации по созданию холодоустойчивых сортов картофеля», — сказал Даучс.
Потенциальные преимущества этого исследования выходят за рамки улучшения качества закусок. Снижение образования акриламида может иметь значение для других переработанных крахмалистых продуктов. Кроме того, холодоустойчивый картофель может предложить большую гибкость в хранении и транспортировке, потенциально сокращая пищевые отходы и издержки.
Цзян считает, что новый картофель, устойчивый к CIS, может стать коммерчески доступным в ближайшем будущем.
«Это открытие представляет собой значительный прогресс в нашем понимании развития картофеля и его последствий для качества пищи и здоровья», — сказал Цзян. — «Оно может повлиять на каждый пакет картофельных чипсов в мире».