Почему транспортёры так важны для клеточных фабрик

Учёные из Центра биологической устойчивости DTU обнаружили, что выбор конкретного белка-транспортёра для выведения продукта из клетки может значительно влиять на энергозатраты и эффективность биотехнологического производства.

Проблема энергозатратного экспорта

Транспортёры — это белки, отвечающие за перенос молекул через клеточные мембраны. В промышленной биотехнологии одна из проблем заключается в том, что транспортёры тратят слишком много энергии на экспорт продукта, что снижает общий выход.

"Если вы тратите много энергии на экспорт, производство вашего соединения будет дороже, поэтому с промышленной точки зрения очень важно понимать, какую роль играют эти транспортные белки", — говорит Ирина Бородина, старший научный сотрудник DTU.

Эффективные транспортёры семейства SLAC1

В исследовании, опубликованном в PNAS, учёные выяснили, что некоторые транспортёры, такие как MAE1 из Schizosaccharomyces pombe и DCT из Aspergillus carbonarius, улучшали секрецию дикарбоновых кислот в пекарских дрожжах в несколько раз, не влияя на рост клеток.

Оказалось, что эти эффективные транспортёры принадлежат к семейству SLAC1 — медленных анионных каналов, зависимых от напряжения. В отличие от других натрий- или протон-зависимых транспортёров, анионные каналы SLAC1 могут транспортировать анионы практически без затрат энергии.

Создание библиотеки транспортёров (транспортома)

Следующим шагом в рамках гранта Европейского исследовательского совета YEAST-TRANS станет создание библиотеки всех примерно 340 транспортных белков модельных дрожжей Saccharomyces cerevisiae (транспортома). Это позволит проводить скрининг и идентификацию транспортёров для любого желаемого био-продукта.

Значение для биотехнологии и медицины

Понимание функций транспортёров важно не только для промышленной биотехнологии, но и для разработки лекарств. Если лекарство плохо усваивается целевой тканью, оно будет менее эффективным, а его накопление в нецелевых тканях вызовет побочные эффекты.

В будущем, с накоплением знаний о транспорте малых молекул, учёные смогут лучше предсказывать перемещение кандидатов в лекарства в организме и использовать это для более точной разработки препаратов.