Прорыв в биосинтезе растительных лигнанов с использованием синтетических консорциумов дрожжей

Ученые из Даляньского института химической физики Китайской академии наук под руководством профессора Чжоу Юнцзиня совершили значительный прорыв в области биосинтеза. В сотрудничестве с профессорами Чжан Лэй и Чэнь Ваньшэн из Военно-морского медицинского университета исследователи разработали метод биосинтеза лигнан-гликозида — соединения с противовирусными свойствами — в дрожжах Saccharomyces cerevisiae. Результаты исследования опубликованы в престижном журнале Nature Chemical Biology.
Прорыв в биосинтезе растительных лигнанов с использованием синтетических консорциумов дрожжей
Изображение носит иллюстративный характер

Лигнаны представляют собой низкомолекулярные полифенольные соединения, обладающие важными противоопухолевыми и противовирусными свойствами. Однако традиционные методы получения этих соединений сталкиваются с серьезными ограничениями. Лекарственные растения содержат лигнаны в крайне малых количествах, а сложная структура этих молекул делает их химический синтез чрезвычайно трудным. В результате доступность лигнанов на рынке остается ограниченной, что не позволяет удовлетворить растущий спрос.

Инновационный подход исследователей заключался в создании синтетического консорциума дрожжей, вдохновленного метаболизмом растений. Ученые имитировали пространственную и временную регуляцию биосинтеза, характерную для растений, разработав систему с обязательным мутуализмом между различными штаммами дрожжей. Такой подход позволил осуществить метаболическое разделение труда между штаммами, что значительно снизило количество побочных реакций, вызванных широким спектром субстратов фермента 4-кумарат: КоА-лигазы, и повысило эффективность метаболического потока в направлении целевого продукта.

Технически проект был реализован с использованием двух ауксотрофных штаммов дрожжей: met15Δ и ade2Δ. Эти штаммы сформировали взаимовыгодные отношения, обмениваясь метаболитами и разделяя биосинтетический путь на восходящий и нисходящий сегменты. В результате удалось достичь de novo синтеза ларицирезинол-дигликозида через более чем 40 ферментативных реакций.

Разработанная методология имеет огромное значение для биотехнологии. Исследователи продемонстрировали, что ауксотрофные штаммы Saccharomyces cerevisiae способны образовывать стабильное мутуалистическое сообщество, что открывает возможности для гетерологичного синтеза сложных активных ингредиентов, используемых в традиционной китайской медицине.

Стратегия, предложенная учеными, может быть распространена на проектирование других стабильных кооперативных систем дрожжевых клеток. Это открывает перспективы для решения сложных биоинженерных задач, включая синтез других биологически активных соединений с потенциальным применением в фармацевтике и медицине.

Данное исследование представляет собой важный шаг в направлении устойчивого производства ценных природных соединений с использованием синтетической биологии, что может существенно повлиять на доступность лекарственных препаратов на основе лигнанов в будущем.


Новое на сайте

19817В Луксоре нашли стелу с римским императором в образе фараона 19816Экипаж Artemis II о моменте, когда земля исчезла за луной 19815Почему луна выглядит по-разному в разных точках земли? 19814Adobe экстренно закрыла опасную дыру в Acrobat Reader, которую хакеры использовали с... 19813Метеорный поток, рождённый из умирающего астероида 19812Когда робот пишет за тебя прощальную смс 19811Что общего у лунной миссии, толстого попугая, загадочной плащаницы и лекарства от диабета? 19810Какие снимки Artemis II уже стали иконами лунной программы? 19809Кто на самом деле хочет сладкого — вы или ваши бактерии? 19808Как рекламные данные 500 миллионов телефонов оказались в руках спецслужб? 19807Экипаж Artemis II вернулся на землю после десяти дней в космосе 19806Зелёная и коричневая луна: почему геологи Artemis II уже не могут усидеть на месте 19805Эксперты уверены в теплозащитном щите Artemis II, несмотря на проблемы предшественника 19804Выжить внутри торнадо: каково это — когда тебя засасывает в воронку 19803Аляскинские косатки-охотники на млекопитающих замечены у берегов Сиэтла
Ссылка