Drug precursor made by solar-powered cyborg yeast — ABC Chemicals

Drug precursor made by solar-powered cyborg yeast - ABC Chemicals

Ученые дополнили генетически модифицированную версию пивных дрожжей полупроводниковыми кристаллами, чтобы ее биохимические процессы концентрировались на производстве шикимовой кислоты, предшественника противовирусного препарата Тамифлю.

Команда Нила Джоши из Гарвардского университета в США разработала штамм дрожжей, который сверхэкспрессирует гены, участвующие в синтезе шикимовой кислоты, и прикрепила наночастицы фосфида индия к клеточным поверхностям. Наночастицы действуют как крошечные солнечные панели — при освещении они генерируют электроны, которые могут использоваться дрожжами на пути производства шикимовой кислоты.

«Биогибриды на основе дрожжей способны преобразовывать световую энергию в другие виды биохимической энергии, что может повысить их производительность в качестве клеточных фабрик для биопроизводства», — объясняет Джоши.

Джунлинг Гуо и Мигель Суастеги, постдокторские исследователи в группе Джоши, были вдохновлены предыдущими гибридными системами, в которых полупроводниковые «солнечные элементы» подавали электроны в бактерии, превращая вещества из углекислого газа. Суастеги знал, как сконструировать пивные дрожжи для производства различных веществ из глюкозы растительного происхождения. Го ранее производил наночастицы и собирал их в более крупные структуры. Вместе они сделали концепцию солнечного элемента «актуальной для дрожжевых систем и для более широкого спектра полупроводниковых частиц», объясняет Джоши.

Drug precursor made by solar-powered cyborg yeast - ABC Chemicals

Источник: © Science / AAAS

Дрожжи обычно потребляют некоторое количество глюкозы для биохимического восстановления никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ)+). Инженерные дрожжи используют НАДФН, который образуется для восстановления 3-дегидрошикимовой кислоты и получения шикимовой кислоты. Но команда Гарварда хотела направить всю возможную глюкозу в синтез шикимовой кислоты, и поэтому Суастеги разработал ключевой фермент образования NADPH. Затем Го мог прикрепить наночастицы InP к модифицированным дрожжам с помощью полифенольных сетей. Когда они проливают свет на наночастицы, они выпускают электроны в дрожжи, чтобы уменьшить НАДФ+ и держите запасы NADPH пополненными.

Группа Джоши произвела около 50 мг шикимовой кислоты на литр культуры пивных дрожжей в течение 72 часов. Это скромно по сравнению с 2 г химикатов 90% из чистой шикимовой кислоты, извлеченных из 20 г звездчатого аниса с помощью кофеварки в 2014 г. Но часто нехватка звездчатого аниса означает, что цена на шикимовую кислоту сильно варьируется.

«Биопроизводство с использованием инженерных микробов представляет собой решение с гораздо большим контролем», — объясняет Джоши. «Это может помочь увеличить урожайность многих химических веществ, уже полученных дрожжевой ферментацией, и сделать экономически целесообразным производство таким образом большего количества химикатов».

Кейт Браун из Национальной лаборатории возобновляемой энергии США (NREL) в Голден говорит, что исследование продолжает «усилия по объединению систем биогибридных наноматериалов с клеточным метаболизмом». «Способность увеличить титр определенного, спроектированного пути является важным шагом вперед в этой области, поскольку она демонстрирует полезность этого подхода для приложений биопроизводства», — объясняет она.

Ее коллега по NREL Пол Кинг добавляет, что этот результат станет трамплином для дальнейших достижений в этой области. «Он особенно важен тем фактом, что функционализированные фосфием индия дрожжевые клетки жизнеспособны и, таким образом, могут использовать захваченный солнечный свет в качестве основного источника электронов для биосинтеза шикимовой кислоты», — говорит он.

Джоши говорит, что Гарвардская группа сейчас исследует больше комбинаций клетка-частица и исследует, как электроны передаются от полупроводника к клетке.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *