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

20003[b]Гавайи в серебристом зареве: солнечный блик на фоне урагана Кико[/b] 19989Шесть историй, которые умещаются на ладони 19986Как 30 000 аккаунтов Facebook оказались в руках вьетнамских хакеров? 19985LofyGang вернулась: как бразильские хакеры охотятся на геймеров через поддельные читы 19984Автономная проверка защиты: как не отстать от ИИ-атак 19983Взлом Trellix: хакеры добрались до исходного кода одной из ведущих компаний по... 19982Почему почти 3000 монет в норвежском поле перевернули представление о викингах? 19981Как поддельная CAPTCHA опустошает ваш счёт и крадёт криптовалюту? 19980Слежка за каждым шагом: как ИИ превращает государство в машину тотального контроля 19979Как хакеры грабят компании через звонок в «техподдержку» 19978Почему именно Нью-Йорк стал самым уязвимым городом восточного побережья перед... 19977Как одна команда git push открывала доступ к миллионам репозиториев 19976Зачем древние народы убивали ножами и мечами: оружие как основа власти 19975Как Python-бэкдор DEEPDOOR крадёт ваши облачные пароли незаметно? 19974Послание в бутылке: математика невозможного
Ссылка