دستورزی بیوسنتز نشاسته و تولید بیوپلیمر در گیاهان (مقاله مروری)

نشاسته پلی ساکاریدی مرکب از واحدهای گلوکز است که از دو جزء آمیلوز و آمیلوپکتین تشکیل شده است. آمیلوز ترکیبی خطی از واحدهای گلوکز (4-1)α است، اما آمیلوپکتین نسبتا دارای شاخه های (6-1)α فراوانی است. بسته به نوع گونه گیاهی و محل ساخت و ساز نشاسته، نسبت این دو جز متغیر است، اما به طور کلی در بیشتر گونه ها میزان آمیلوز در حدود 20 درصد است. اگرچه این پلی ساکارید مهم به همان شکلی که در گیاه تولید می شود دارای کاربردهای متعددی در صنایع غذایی، دارویی و... است، اما استفاده از آن به همین شکل و بدون اعمال تیمار های فیزیکو-شیمیایی با محدودیت های فراوانی مواجهه است و لذا چندان مناسب کاربردهای صنعتی نمی باشد. درست به همین دلیل و برای تولید نشاسته هایی با خصوصیات مطلوبی چون حداقل پس رفت (Retrogradation) و پایداری در چرخه های متعدد ذوب و انجماد مجدد (Freez-thaw stability)، در نهایت نسبت به تیمار نشاسته با مواد شیمیایی اقدام می شود. صرف نظر از هزینه بر بودن چنین تیمارهایی در صنعت، نگرانی در مورد سلامت بشر و آلودگی محیط زیست را می توان از مضرات دیگر این روش ها برشمرد. دست ورزی در سطح آنزیم های دخیل در بیوسنتز نشاسته امکان اصلاح کیفیت نشاسته تولیدی در گیاهانی مانند سیب زمینی، کاساوا، ذرت، گندم، برنج و... را فراهم آورده است. به منظور تغییر در خصوصیات فیزیکو-شیمیایی نشاسته به کمک راهکارهای مهندسی ژنتیک، از آنزیم های جالب توجهی از منابع میکروبی متعددی استفاده می شود تا در جریان بیوسنتز نشاسته، بتوانند تغییرات مورد نظر را در داخل آمیلوپلاست اعمال کنند. خاموش سازی ژن های درگیر در بیوسنتز نشاسته و یا افزایش بیان آن ها، منجر به تولید نشاسته هایی با خصوصیات فیزیکو شیمیایی متفاوت شده است. همچنین تولید بیوپلیمرهای که واحدهای سازنده ی آن ها به غیراز (4-1)α و (6-1)α به صورت پیوندهای (3،6-1)α و (4،6-1)α و یا ترکیبی از این ها به هم متصل شده باشند، به دلیل اهمیت این بیوپلیمرها در صنعت، در حال حاضر از جمله زمینه های تحقیقاتی مهم امروزی است.