生物工程酵母:将草药变成主流医学

2024-11-15 09:13   湖北  

[Jannicke Wiik-Nielsen/Canva]

导 语

通过调整酵母的分子机制,研究人员将 artepillin C 的产量提高了 10 倍,标志着植物化合物制造的突破


我们来谈谈草药。这些东西本应含有有益化合物,但顽固地抵制大规模生产。通常,药品货架上充斥着无法扩大规模的“天然”产品——这主要是因为植物不是工厂。但值得注意的是,神户大学的生物工程师破解了部分密码,使用酵母生产 artepillin C,这是一种植物衍生的化合物,具有足够的健康益处,可以激起任何人的兴趣。这项新研究的结果最近发表在 ACS Synthetic Biology 上

酵母 Komagataella phaffii 非常适合生产 artepillin C 所属的一类化学物质的成分,可以在高细胞密度下生长,并且不会产生限制细胞生长的酒精。[班巴隆宏]

Artepillin C 本身就是一种稀有分子。它具有抗菌、抗炎、抗氧化的作用,甚至具有抗癌潜力——就像健康影响者梦想成真的神奇分子一样。但有一个问题:自然地,你是从从特定植物中收集它的蜜蜂那里获得的。这既不高效也不可扩展。进入神户大学生物工程专家 Hasunuma Tomohisa 的实验室。他的团队开发了一种使用生物工程酵母生产 artepillin C 的方法,基本上将其变成了发酵奇迹。

但让我们分解一下这意味着什么。在实验室中生产植物化合物不像将原料扔进搅拌机。这是高风险的分子工程。为了实现这一目标,Hasunuma 的团队需要确定植物用于生产 artepillin C 的酶。他们得到了京都大学的 Kazufumi Yazaki 的帮助,他最近绘制了这种难以捉摸的酶。获得密码后,Hasunuma 的团队将其插入酵母 Komagataella phaffii 中。为什么是这种酵母?嗯,与花园品种的啤酒酵母不同,K. phaffii 不会产生杀死细胞的酒精;相反,它以高密度悄悄地繁殖——这是一个对化学生产更友好的环境。

那么,他们发现了什么呢?修饰酵母产生的 artepillin C 是先前记录水平的十倍。那是巨大的。但这就是它令人着迷的地方:artepillin C 并不是最容易收获的东西。它往往会积聚在酵母细胞内,而不是自由漂浮在生长培养基中,从而使提取过程复杂化。莲沼的团队必须从酵母中剥离某些突变,以允许更密集的细胞生长。通过从根本上增强细胞的弹性,他们将酵母变成了微型 artepillin C 工厂。

通过将可以催化 artepillin C 分子生产线上关键步骤的植物酶引入酵母细胞,并通过调整前体分子的平衡,神户大学生物工程师 HASUNUMA Tomohisa 周围的团队在发酵罐中以前所未有的浓度生产了 artepillin C。[神户大学]

他们的袖子里还有更多。Kobe 的研究人员有进一步提高产量的想法,例如调整负责最终生产步骤的酶,甚至创建分子“转运蛋白”。将这种转运蛋白想象成一种分子弹跳器——让 artepillin C 离开细胞,同时将有价值的前体化合物锁在里面,准备产生更多有益物质。

除了 artepillin C,这一突破还为一系列植物衍生化合物带来了希望。你看,草药的世界不仅限于一个“神奇”分子——植物中隐藏着成千上万种类似的化合物。从理论上讲,莲沼的工程酵母可以适应生产任意数量的酵母,使我们更接近一个草药可扩展、可靠且负担得起的世界。

所以,这就是我们现在的情况:神户大学采取了一个顽固的自然过程,并将其屈服于科学的意志,使草药更接近主流医学。尽管这对研究人员来说很吸引人,但对于任何等待循证医学在没有民间传说的情况下提供植物性益处的人来说,这更令人兴奋。

文章来源:SynbioBeta


  



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