Rasvumine on tänapäeva maailmas laialt levinud terviseprobleem, mis suurendab oluliselt paljude tõsiste haiguste esinemissagedust. Sellega kaasnevalt on kasvanud näiteks risk haigestuda veresoonkonna haigustesse, teist tüüpi diabeeti ja kõrgvererõhutõppe, kirjutab Triinu Visnapuu ajakirjas Akadeemiake.

Üks võimalus rasvumisepideemia peatamiseks on alandada toidu suhkrusisaldust ja töötada välja funktsionaalseid toidu komponente, mille abil tooteid tervislikumaks muuta. Nende hulka kuuluvad prebiootilised suhkrud. Inimesed neid suhkruid ise seedida ei suuda, kuid need toetavad soolestiku mikroobide arengut. Sellega mõjuvad prebiootikumid inimese tervisele kasulikult, vähendades näiteks vere glükoositaset ja kehamassiindeksit.

Seejuures annavad seedumatud suhkrud, nagu malto-oligosahhariidid, frukto-oligosahhariidid ja galakto-oligosahhariidid, väga vähe kaloreid, kuid on magusa maitsega, võimaldades vähendada nendega rikastatud tavatoidust saadavate kalorite hulka.

Varasemast oli teada, et erinevaid prebiootiliste omadustega lühikese ahelaga sahhariide suhkruid saab sünteesida mikroorganismide ensüümide abil. Eliis Grigor Hugo Treffneri Gümnaasiumist leidis oma biokeemia-alases õpilasuurimuses, et haruldasi potentsiaalselt prebiootilisi sahhariide saab valmistada väheuuritud pärmist pärineva ensüümiga BaAG2.

Viimane ilmestab, kuidas on võimalik ensüümide abil biotehnoloogilisi protsesse efektiivsemaks ja jätkusuutlikumaks muuta, et toota kasulikke toidulisandeid

Ebatavaline pärm

Reeglina kasutatakse tööstuses pagaritoodete, veini ja õlle tootmiseks juba aastatuhandeid kasutuses olnud pagaripärmi. Lisaks leiavad selle erinevad tüved biotehnoloogias rakendust mitmesuguste vajalike valkude, vaktsiinide, vitamiinide ja teiste kemikaalide tootmiseks. Pärmide looduslik mitmekesisus on aga tunduvalt suurem – tänapäeval tuntakse ligi 1500 pärmseene liiki

Nn ebatraditsiooniliste pärmide ensüüme pole enamasti põhjalikult uuritud. Neist paljude biokeemilised omadused on seni teadmata. Samas on selliste vähetuntud liikide uurimine väga oluline. Lisaks alusteadmiste täiendamisele võib haruldaste pärmide uurimine luua võimalusi nende laiemaks biotehnoloogia-alaseks rakendamiseks näiteks toidutehnoloogias või siis erinevate kemikaalide, näiteks biodiisli tootmisel.

Tartu Ülikooli molekulaar- ja rakubioloogia instituudis tegutsev bakteri- ja pärmivalkude uurimisrühm on keskendunud selliste võimalike biotehnoloogiliste rakendustega ensüümide uurimisele. Muu hulgas määravad nad lauasuhkrut (sahharoos) ja linnasesuhkrut (maltoos) lagundavate ensüümide nagu α-glükosidaasid omadusi.

Eliis Grigor uuris oma töös ebatraditsioonilise pärmi Blastobotrys (Arxula) adeninivorans α-glükosidaasi BaAG2 biokeemilisi omadusi, mis on olulised ensüümi biotehnoloogiliste kasutusvõimaluste hindamisel. Täpsemalt keskendus ta näiteks metalliioonide ja puhvrikomponentide mõju kindlakstegemisele.

Töörühm oli varasemate katsetega määranud, et ensüüm BaAG2 suudab suhkrult glükoosijääke teisele suhkrumolekulile üle kanda ehk transglükosüülida. Eliis Grigor analüüsis seeõttu, kas see ensüüm kasutab transglükosüülimiseks ka sahharoosi-taolisi suhkruid. See omadus võib näidata, et uuritav pärmivalk on ilmselt sobiv tööriist tervisele kasulike suhkrute tootmiseks.

BaAG2 valgu järjestust analüüsides leidis Grigor, et ensüüm erineb tunduvalt varem kirjeldatutest. Seega võib BaAG2 näol olla tegemist huvipakkuvate biokeemiliste omadustega ensüümiga. Grigor näitas katseliselt, et ensüüm lagundas aktiivselt nii sahharoosi kui ka maltoosi.

Samuti selgus, et uuritud ensüümid ei mõjutanud kahevalentsed kaltsiumi, magneesiumi ja mangaani ioonid. Mõnede teiste ensüümide aktiivsust ja ka stabiilsust võivad need samas tõsta. Seevastu tuleks BaAG2 kasutamisel vältida tuntud puhverdavat (happesust reguleerivat) ühendit Tris – juba väike Tris-i sisaldus vähendas ensüümi aktiivsust kümneid kordi.

Töö ühe olulisema tulemusena sai selgeks, et ensüüm BaAG2 suudab sahharoosi-taolisest suhkrutest glükoosi jääki vastuvõtvale sahhariidile üle kanda. Koostöös Taani Tehnikaülikooliga tegi Grigor koos töörühmaga kindlaks ensüümi abiga moodustunud sahhariidide keemiliste sidemete tüübid. Selgus, et uuritav ensüüm sünteesib lauasuhkrust mitmeid vähem levinud ja haruldasi sahhariide, mis praegu on kallid või ei ole neid üldse võimalik osta.

Neist mõni sisaldab väikses koguses ka mesi, mida peetakse tervislikumaks alternatiiviks lauasuhkrule. Taolistel potentsiaalselt prebiootilistel suhkrutel võiks olla rakendusi toidutehnoloogias funktsionaalsete toidulisanditena, et toetada inimeste tervist.

Eliis Grigori uurimistööd juhendasid kaasprofessor Triinu Visnapuu Tartu Ülikooli molekulaar- ja rakubioloogia instituudist ja õpetaja Saima Kaarna Hugo Treffneri Gümnaasiumist. Uurimus saavutas 2021. aastal Eesti Teadusagentuuri õpilaste uurimistööde konkursil gümnaasiumiastmes 1. preemia ning pälvis Euroopa Liidu noorteadlaste võistlusel (EU Contest of Young Scientists) eripreemia. Täismahus uurimusega saab tutvuda õpilaste teadusajakirjas Akadeemiake. TÜ bakteri- ja pärmivalkude uurimisgrupis ja Eliisi kaasautorlusel saadud tulemused ilmusid hiljuti teadusajakirjas Journal of Fungi.