BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи

Более 90% коммерчески доступных каротиноидов получают синтетическим путем с использованием химических веществ. Чтобы удовлетворить растущий спрос на экономически эффективные природные соединения для синтеза каротиноидов, исследователи из Сямыньского университета, Китай, разработали штамм дрожжей S. cerevisiae, способный избирательно перепроизводить каротиноиды.

Ученые изменили геномную последовательность и критические пути, чтобы оптимизировать производство каротиноидов. Этот новый и успешный исследовательский подход может быть распространен на другие модельные микроорганизмы в будущем.

Каротиноиды, классифицируемые как тетратерпеноиды, имеют углеродно-водородную основу и встречаются в водорослях, растениях и некоторых микроорганизмах. Яркие цвета большинства овощей и фруктов — результат действия этих каротиноидных пигментов. Благодаря своим прекрасным антиоксидантным свойствам каротиноиды широко используются в здравоохранении, медицине и косметике. В последние годы эти антиоксидантные молекулы завоевали популярность в качестве нутрицевтической пищевой добавки.

Большинство современных коммерчески доступных каротиноидов производится путем химического синтеза. Добыча и очистка каротиноидов из природных источников ограничена из-за дороговизны и трудоемкости процессов. Чтобы обойти эти проблемы и удовлетворить растущий спрос на каротиноиды, группа исследователей из Китая под руководством доктора Цзифэн Юань из Сямыньского университета предприняла успешную попытку получения каротиноидов с помощью методов микробного синтеза. За прошедшие годы биотехнологии сильно развились, позволяя вносить специфические изменения на генетическом уровне и регулировать как внутриклеточную, так и межклеточную динамику.

Наша команда использовала множество стратегий на модельном микроорганизме Saccharomyces cerevisiae, чтобы улучшить микробный синтез каротиноидов, — говорит доктор Юань, делясь вдохновением от использования технологии микробного синтеза.

Сначала они перестроили метаболические пути в дрожжах S. cerevisiae, чтобы увеличить общее содержание ацетил-КоА, который легко превращается в каротиноиды. Далее они подавили вторичный метаболический путь сквален-синтаза-эргостерол. Этот эргостериновый путь снижает общую доступность энергии и сырья, необходимых для производства каротиноидов. Кроме того, поскольку каротиноиды гидрофобны и устойчивы к воде, их хранение внутри дрожжевых микроорганизмов было непростой задачей. Исследователи ввели генетическую последовательность человеческого липид-связывающего/трансферного белка сапозина B (hSapB), чтобы улучшить хранение каротиноидов. Сменив среду роста дрожжей на недорогую, высокополезную среду, богатую дрожжевым пептоном-декстрозой, и перестроив систему генетической экспрессии, удалось увеличить выход биомассы в 5 раз.

Штамм дрожжей S. cerevisiae был селективно перестроен для оптимизации производства высокого содержания бета-каротина, молекулы-предшественника каротиноидов. Результаты этого новаторского исследования были опубликованы в журнале BioDesign Research.

Мы очень надеемся на масштабируемость и простоту внедрения нашей новой технологии производства каротиноидов и считаем, что в ближайшем будущем подобные инженерные стратегии могут быть распространены и на другие микроорганизмы, — заключает доктор Юань, подчеркивая важность данного исследования.

Продвижение биоинженерии для создания новых модельных микроорганизмов открывает перспективы для будущего промышленного синтеза каротиноидов, способствуя производству необходимых медицинских добавок. Такой подход может внести значительный вклад в борьбу с дефицитом витаминов и решить проблему недоедания в глобальном масштабе.

12.03.2024


Подписаться в Telegram



Биосфера

EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь

Группа ученых из Университета Нагоя, Япон...

Frontiers in Bee Science: Жара мешает шмелям полноценно размножаться
Frontiers in Bee Science: Жара мешает шмелям полноценно размножаться

В результате климатического кризиса глобальное...

Journal of the AChemSociety: Синтетика вызывает хаос в первичном бульоне
Journal of the AChemSociety: Синтетика вызывает хаос в первичном бульоне

Наше тело состоит из триллионов различных...

Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному
Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному

Исследователь из Мельбурнского университе...

New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад

По мнению исследовательской группы под ру...

Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах

Тропические бабочки Heliconius хорошо известны...

Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды

В новом исследовании неврологи показали, как&n...

Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки

Бурые медведи, добывающие пищу на полуост...

Nature: Стволовые клетки растений подскажут, как развивается рак
Nature: Стволовые клетки растений подскажут, как развивается рак

Крошечный корень растения толщиной не бол...

Animal Behaviour: Козы по голосу определяют, злой хозяин или добрый
Animal Behaviour: Козы по голосу определяют, злой хозяин или добрый

Козы могут отличить счастливого человека от&nb...

Current Biology: Сумчатая мышь из Австралии жертвует сном ради секса
Current Biology: Сумчатая мышь из Австралии жертвует сном ради секса

Всем живым существам необходим сон. Когда люди...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
Heliyon: Ученые нашли виновника тяжелых отравлений благодаря новому методу ПЦР
Heliyon: Ученые нашли виновника тяжелых отравлений благодаря новому методу ПЦР
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Child Development: Отношения с матерью влияют на умение дружить и растить детей
Child Development: Отношения с матерью влияют на умение дружить и растить детей
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь
New Media & Society: Геймеры находят оправдание смурфингу, хотя он их и бесит
New Media & Society: Геймеры находят оправдание смурфингу, хотя он их и бесит
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий

Новости компаний, релизы

Физики СПбГУ и Института проблем машиноведения РАН улучшили ударопрочные характеристики нержавеющей стали
КВЗ принимает заявки на целевое обучение в проект «Крылья Ростеха»
Ученые СПбГУ смоделировали сценарии появления таликов в вечной мерзлоте Антарктиды
Треть работодателей тратят на адаптацию одного нового сотрудника до 100 тысяч рублей
Палеонтолог СПбГУ описал новый вид динозавров-бегунов из Кемеровской области