Aspergillus oryzae: Koji Küfünün Biyolojisi

Bir küfü evcilleştirmek mümkün mü? Aspergillus oryzae'nin hikâyesi bu soruya evet diyor. Japonya'da bin yılı aşkın süredir sake, miso ve soya sosu üretiminde kullanılan bu mantar, önemi nedeniyle ülkenin ulusal mikroorganizması (koku-kin) ilan edilmiştir (Kitamoto, 2015). Mutfakta adı koji. Laboratuvarda ise genomu okunmuş, cinsel üreme genleri tartışılmış ve yabani bir akrabadan nasıl ayrıldığı adım adım incelenmiş bir model. Bu yazı koji küfünün biyolojisini anlatıyor: evcilleşme izleri, genomu, zararlı akrabasıyla ilişkisi ve pirinç tanesinin içinde neler yaptığı.

Yabani bir akrabadan evcil bir küfe

Koji küfünün yabani akrabası Aspergillus flavus'tur. Pirinç üzerinde büyüyen evcil ve yabani izolatların genomlarını ve gen ifadesini karşılaştıran bir çalışmada, birincil ve ikincil metabolizma yolaklarının dizi çeşitliliğinde ve ifade düzeyinde büyük farklar bulunmuştur (Gibbons ve ark., 2012). Yazarlara göre toksin üretmeyen bir A. flavus soyu, insanların seçimiyle zamanla şekerleştirmeye yönelik enzim ve metabolitlerin üretildiği bir "hücre fabrikasına" dönüşmüştür (Gibbons ve ark., 2012).

Evcilleşme tek bir çizgide ilerlememiş. 90 A. oryzae izolatının filogenisine dayanan bir karşılaştırmada, Çin'den bir endüstriyel suş ile referans suş RIB40 farklı soy hatlarına düşmüş; evcilleşmenin başlıca uyum izlerinden biri sayılan alfa-amilaz geni kopyalanmasının bu iki hatta birbirinden bağımsız geliştiği görülmüştür (Chacón-Vargas ve ark., 2021). Aynı çalışmada RIB40 pirinç ve nişasta üzerinde anlamlı olarak daha fazla amilaz üretip pirinçte daha hızlı büyürken, öteki suş soya üzerinde daha hızlı büyümüştür (Chacón-Vargas ve ark., 2021).

Genom: salgı için donanmış bir küf

Koji küfünün genomu 2005'te yayımlandı. Yaklaşık 37 milyon baz çiftlik genomda 12.074 gen bulunmuş ve genom, Aspergillus nidulans ile Aspergillus fumigatus'unkinden 7-9 milyon baz çifti daha büyük çıkmıştır (Machida ve ark., 2005). Bu fazlalığın önemli bir kısmı, öteki iki türle eşleşmeyen ve metabolizma, özellikle ikincil metabolit sentezi genleri bakımından zengin bloklardan oluşmuştur (Machida ve ark., 2005). Salgılanan hidrolitik enzimlerin, amino asit metabolizmasının ve amino asit ile şeker taşıyıcılarının genlerinde görülen genişleme, yazarların bu türü fermantasyon için elverişli bir mikroorganizma olarak tanımlamasına dayanak olmuştur (Machida ve ark., 2005). Mantar genomlarının nasıl okunduğunu mantar genomu nasıl dizilenir yazısında, ikincil metabolit genlerinin kümelenmesini sekonder metabolit gen kümeleri yazısında ayrıca anlattık.

Uzun süre eşeysiz üreyen bir küf olarak bilinen bu türde eşleşme tipi genleri de araştırıldı. 180 suşun tarandığı bir çalışmada, endüstriyel tohum koji (tane-koji) izolatları dahil olmak üzere hem MAT1-1 hem de MAT1-2 genotipleri saptanmıştır (Wada ve ark., 2012). Sake ve miso suşlarında iki tipin oranı bire bire yakın çıkarken soya sosu suşlarında MAT1-2 tipi belirgin biçimde ağır basmış; iki genin de gen ifadesini eşleşme tipine bağlı olarak düzenlediği gösterilmiştir (Wada ve ark., 2012). Yazarlar bu bulguların heterotalik bir üreme sistemiyle uyumlu olduğunu, ancak eşeyli döngünün henüz gözlenmediğini belirtir (Wada ve ark., 2012). Eşleşme tiplerinin mantarlardaki işleyişi için mantar feromonları yazısına bakabilirsiniz.

Aflatoksin sorusu: akrabalık ne kadar yakın?

Koji küfü, aflatoksin üreten A. flavus ile aynı bölümde (section Flavi) yer alır; ancak genom makalesine göre A. oryzae aflatoksin üretmez (Machida ve ark., 2005). Tür sınırı ise tartışmalıdır. Bir derlemeye göre A. oryzae ile A. flavus arasındaki ayrım tutarsızdır, morfolojik ve moleküler kanıtlar iki türün aynı tür olabileceğini destekler ve koji küfleri aflatoksin gen kümesinin bir benzerini taşır (Jørgensen, 2007). Aynı derleme, bir suşun A. oryzae olarak tanımlanmasının onun toksin üretmeyeceğini garanti etmediğini ve toksin potansiyelinin suş suş belirlenmesi gerektiğini vurgular (Jørgensen, 2007).

Pirinç üzerinde yan yana yapılan bir karşılaştırma bu farkı ölçülebilir kılıyor. Gıda sınıfı RIB40 suşu ile iki yabani A. flavus suşunun karşılaştırıldığı çalışmada aflatoksin yalnız yabani suşlardan birinde saptanmış, RIB40 ise fermantasyon boyunca anlamlı olarak daha yüksek alfa-amilaz etkinliği göstermiştir (McCarthy ve ark., 2025). Elektronik dil ölçümünde RIB40 ile fermente edilen pirincin burukluğu, ardıl tadı ve acılığı daha düşük, umami ardıl tadı daha yüksek bulunmuş; bu suş daha fazla sayıda ve daha yüksek derişimde uçucu bileşik üretmiştir (McCarthy ve ark., 2025).

Katı kültür: koji pirincin içine nasıl girer

Koji'nin gücü, küfün sıvıda değil nemli bir katı yüzeyde büyütülmesinden gelir. Genom ve ifade karşılaştırmalarına göre yalnız A. oryzae genomunda bulunan hücre dışı hidrolaz genleri katı kültürde güçlü biçimde uyarılırken sıvı kültürde uyarılmaz (Machida ve ark., 2008). Aynı derleme, geleneksel soya sosu yapımında deneyimle benimsenmiş sıcaklık düşürme adımının bu hidrolazların güçlü ifadesini korumak için önemli olduğunu aktarır (Machida ve ark., 2008).

Sake yapımı için hazırlanan pirinç kojisinde asit proteaz geni pepA da benzer bir davranış gösterir. Bu gen sıvı kültürde ifade edilmemiş, buharda pişmiş pirinç üzerinde ise ifade edilmiştir; kültür sıcaklığı 38 °C'nin üstüne çıktığında pepA transkripsiyonu belirgin biçimde düşerken alfa-amilaz geni amyB sıcaklıktan bağımsız ifade edilmiştir (Kitano ve ark., 2002).

Küfün tanenin ne kadar derinine indiği, sake ustalarının "haze-komi" dediği ölçüttür. Sake yapımında bu derinlemesine büyüme pirinç kojisinin sindirilebilirliği ve kalitesiyle güçlü biçimde ilişkilidir, çünkü taneye giren hifler amilaz salgılayıp nişastayı sindirir (Yasui ve ark., 2020). Floresan işaretli küfle yapılan görüntülemede hifler yüzde 50 oranında parlatılmış pirinçte yüzde 90 parlatılmış pirince göre daha derine inmiş, küf 1-3 günlük kültür boyunca çekirdek sayısını ve hif genişliğini artırmıştır (Yasui ve ark., 2020).

Koji'nin mutfaktaki ürünleri

Amilazlar ve proteazlar, koji'nin girdiği ürünlerin ortak zeminidir. Soya fasulyesi ve buğdayın tuzlu bir mayşeye dönüşmesini soya sosu nasıl fermente edilir yazısında, koji ile tuzun birlikte olgunlaştırıldığı çeşniyi shio koji nedir yazısında, pirinç kojisinin tatlı bir içeceğe dönüşmesini amazake nedir yazısında bulabilirsiniz. Sake'de koji'nin şekerleştirdiği nişastayı alkole çeviren maya ise sake mayası nedir yazısının konusu. Miso ve koji'nin mantar yemekleriyle ilişkisi için mantar fermantasyonu: miso, koji ve mantar sinerjisi yazısına bakabilirsiniz.

Bilimsel referanslar

Chacón-Vargas, K. et al. (2021). Comparison of Two Aspergillus oryzae Genomes From Different Clades Reveals Independent Evolution of Alpha-Amylase Duplication, Variation in Secondary Metabolism Genes, and Differences in Primary Metabolism. Front Microbiol, 12, 691296. PMID 34326825. DOI 10.3389/fmicb.2021.691296.

Gibbons, J.G. et al. (2012). The evolutionary imprint of domestication on genome variation and function of the filamentous fungus Aspergillus oryzae. Curr Biol, 22(15), 1403-9. PMID 22795693. DOI 10.1016/j.cub.2012.05.033.

Jørgensen, T.R. (2007). Identification and toxigenic potential of the industrially important fungi, Aspergillus oryzae and Aspergillus sojae. J Food Prot, 70(12), 2916-34. PMID 18095455. DOI 10.4315/0362-028x-70.12.2916.

Kitamoto, K. (2015). Cell biology of the Koji mold Aspergillus oryzae. Biosci Biotechnol Biochem, 79(6), 863-9. PMID 25776568. DOI 10.1080/09168451.2015.1023249.

Kitano, H. et al. (2002). Specific expression and temperature-dependent expression of the acid protease-encoding gene (pepA) in Aspergillus oryzae in solid-state culture (Rice-Koji). J Biosci Bioeng, 93(6), 563-7. PMID 16233250. DOI 10.1016/s1389-1723(02)80238-9.

Machida, M. et al. (2005). Genome sequencing and analysis of Aspergillus oryzae. Nature, 438(7071), 1157-61. PMID 16372010. DOI 10.1038/nature04300.

Machida, M. et al. (2008). Genomics of Aspergillus oryzae: learning from the history of Koji mold and exploration of its future. DNA Res, 15(4), 173-83. PMID 18820080. DOI 10.1093/dnares/dsn020.

McCarthy, C.O. et al. (2025). Divergent volatile metabolomes and flavor attributes in rice fermented by Aspergillus oryzae and Aspergillus flavus. Front Fungal Biol, 6, 1666687. PMID 41675126. DOI 10.3389/ffunb.2025.1666687.

Wada, R. et al. (2012). Presence and functionality of mating type genes in the supposedly asexual filamentous fungus Aspergillus oryzae. Appl Environ Microbiol, 78(8), 2819-29. PMID 22327593. DOI 10.1128/AEM.07034-11.

Yasui, M. et al. (2020). Invasive growth of Aspergillus oryzae in rice koji and increase of nuclear number. Fungal Biol Biotechnol, 7, 8. PMID 32518660. DOI 10.1186/s40694-020-00099-9.

Bu içerik bilgilendirme amaçlıdır, tıbbi tavsiye niteliği taşımaz. Herhangi bir sağlık kararı almadan önce hekiminize danışınız. Fonksiyonel mantarlar ilaç değildir ve hastalıkların tedavisinde kullanılamaz.

Atıf yapılan kaynak: 10  |  Yöntem: Editöryel Politika  |  Referanslar: Bibliyografya