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

19171Вредоносное по VoidLink: созданная с помощью ИИ угроза для облачных систем и финансового... 19170Палеонтологические поиски и научные убеждения Томаса Джефферсона 19169Спасут ли обновленные протоколы безопасности npm от атак на цепочки поставок? 19168Почему критическая уязвимость BeyondTrust и новые записи в каталоге CISA требуют... 19167Севернокорейская хакерская группировка Lazarus маскирует вредоносный код под тестовые... 19166Государственные хакеры используют Google Gemini для кибершпионажа и клонирования моделей... 19165Можно ли построить мировую сверхдержаву на чашках чая и фунтах сахара? 19164Уязвимые обучающие приложения открывают доступ к облакам Fortune 500 для криптомайнинга 19163Почему ботнет SSHStalker успешно атакует Linux уязвимостями десятилетней давности? 19162Microsoft устранила шесть уязвимостей нулевого дня и анонсировала радикальные изменения в... 19161Эскалация цифровой угрозы: как IT-специалисты КНДР используют реальные личности для... 19160Скрытые потребности клиентов и преимущество наблюдения над опросами 19159Академическое фиаско Дороти Паркер в Лос-Анджелесе 19158Китайский шпионский фреймворк DKnife захватывает роутеры с 2019 года 19157Каким образом корейские детские хоры 1950-х годов превратили геополитику в музыку и...
Ссылка