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

19720Как северная Корея похитила $285 миллионов у Drift через предподписанные транзакции? 19719Как хакеры через одну дыру в Next.js украли ключи от 766 серверов? 19718Artemis II покинул земную орбиту и летит к луне 19717NASA показало невиданные снимки кометы 3I/ATLAS и запечатлело старт лунной миссии Artemis... 19716Сифилис появился 4000 лет назад — или его находили не там, где искали? 19715Энергетический дисбаланс земли зашкаливает, и учёные не могут это объяснить 19714Cisco закрыла две критические уязвимости с рейтингом 9.8 из 10 в системах IMC и SSM 19713Водород из хлебных крошек: реакция, которая может потеснить ископаемое топливо 19712Китайский спутник с «рукой осьминога» прошёл орбитальный тест дозаправки 19711Кто такие поэты и почему поэзия важна сегодня? 19710Фальшивые установщики и ISO-файлы: как киберпреступники зарабатывают на майнинге и троянах 19709Почему большие языковые модели так и не научились думать 19708WhatsApp предупредил 200 пользователей о поддельном iOS-приложении со шпионским по:... 19707Открытый код под давлением ИИ: уязвимостей стало втрое больше за один квартал 19706Мышей с диабетом первого типа вылечили, создав «смешанный» иммунитет
Ссылка