Sciencemag.cz
Doporučujeme
Upravená kvasinka Pichia pastoris dokáže efektivně produkovat tyrosin a další od něj odvozené organické látky, především sloučeniny rostlinného původu resveratrol, naringenin, norcoclaurin a retikulin. Buňky kvasinek podle autorů výzkumu z Kobe University přitom mají vytvářet „inteligentní platformu“, kterou lze dále upravovat (ladit, přepínat…).
Z tyrosinu lze obecně vytvářet bioaktivní aromatické sloučeniny rostlinného původu, jako jsou stilbenoidy, flavonoidy a benzylisochinolinové alkaloidy. Tyto sloučeniny mají rozsáhlé další využití, ať už jde o chemickou výrobu, potravinářství, kosmetický nebo a farmaceutický průmysl. Přímá extrakce těchto látek z rostlin je dost drahá a pomalá, je jich tam obsaženo jen malé (a ani ne „stabilně malé“) množství.
Do kvasinek se pomocí genetických modifikací podařilo vestavět již celou řadu rostlinných biosyntetických drah; kvasinky mají pro takové biotechnologické využití oproti bakteriím řadu výhod. Nicméně produkce látek odvozených od tyrosinu až dosud představovala problém.
Kvasinku Pichia pastoris si nyní vědci vybrali proto, že se rychle množí v aerobních podmínkách a přitom prakticky neprodukuje vedlejší produkty kvašení (tím je zde míněn ethanol). Díky tomu má potenciál pro vysoké výtěžky cílových sloučenin. Nejprve bylo potřeba najít geny pro zvýšení produkce tyrosinu. Za tímto účelem se autoři studie zaměřili na betaxanthin, který lze vyrobit z tyrosinu třístupňovou reakcí. Betaxanthin je žlutý pigment vyzařující zelenou fluorescenci. Síla metabolického toku na tyrosin se proto dá snadno vyhodnotit pohledem na intenzitu a barvu fluorescence. Při vytváření této metody hodnocení vědci objevili geny, které zlepšují produktivitu tyrosinu a pak na tomto základě vyselektovali kmen P. pastoris s vysokou produktivitou tyrosinu. (Poznámka: Člověk potřebuje k syntéze tyrosinu jinou aminokyselinu, fenylalanin, ten je již pro nás esenciální; kvasinka si své aminokyseliny musí být schopna syntetizovat všechny od počátku.)
Poté vědci do kvasinky zavedli „jako celek“ biosyntetické cesty pro stilbenoid resveratrol, flavonoid naringenin , norcoclaurin a retikulin. Kombinací obou technik (tj. zavedení genů do speciálně vyšlechtěného kmene kvasinek) se podařilo dosáhnout největších úspěchů u produkce resveratrolu, naringeninu a norkoklaurinu. Konkrétně byl experiment realizován jako reakce se surovým glycerolem jako růstovým médiem. Surový glycerol je dnes hlavním vedlejším produktem výroby bionafty. Výzkumníci použili jako růstové médium kapalinu získanou neutralizací surového glycerolu. Tímto způsobem se podařilo vyprodukovat stejné množství resveratrolu, naringeninu a norcoklaurinu jako při použití čistého glycerolu.
Ryota Kumokita et al, Construction of an l-Tyrosine Chassis in Pichia pastoris Enhances Aromatic Secondary Metabolite Production from Glycerol, ACS Synthetic Biology (2022). DOI: 10.1021/acssynbio.2c00047
Zdroj: Kobe University / Phys.org
