Учёные создали штамм дрожжей для оптимизированного производства каротиноидов
Более 90% коммерчески доступных каротиноидов производятся химическим синтезом. Чтобы удовлетворить растущий спрос на экономически эффективные натуральные соединения, исследователи из Сямыньского университета (Китай) разработали генетически модифицированный штамм дрожжей Saccharomyces cerevisiae, способный избирательно производить каротиноиды.
Учёные перепроектировали геномную последовательность и ключевые метаболические пути для оптимизации производства. Этот успешный подход может быть распространён на другие микроорганизмы в будущем. Результаты работы опубликованы в журнале BioDesign Research.
Каротиноиды — это тетратерпеноиды, содержащиеся в водорослях, растениях и некоторых микроорганизмах. Яркие цвета большинства овощей и фруктов обусловлены этими пигментами. Благодаря антиоксидантным свойствам они широко используются в здравоохранении, медицине и косметике.
Чтобы обойти проблемы дорогого и длительного извлечения каротиноидов из природных источников, команда под руководством доктора Цзифэна Юаня использовала методы микробного синтеза.
Ключевые стратегии инженерии дрожжей:
- Перепроектирование метаболических путей для увеличения общего содержания ацетил-КоА — предшественника каротиноидов.
- Подавление вторичного метаболического пути скваленсинтаза–эргостерол, который конкурирует за энергию и сырьё.
- Введение генетической последовательности человеческого липид-связывающего/транспортного белка сапозина В (hSapB) для улучшения внутриклеточного хранения гидрофобных каротиноидов.
- Использование недорогой питательной среды, богатой дрожжевым экстрактом–пептоном–декстрозой, и перепроектирование системы генетической экспрессии, что увеличило выход биомассы в пять раз.
Штамм был селективно перепроектирован для оптимизации производства высокого содержания бета-каротина — предшественника каротиноидов.
Исследователи надеются на масштабируемость и простоту внедрения технологии. Такой инженерный подход может значительно способствовать производству важных пищевых добавок, помогая бороться с дефицитом витаминов и недоеданием в глобальном масштабе.