[논문] 연구원들은 카로티노이드의 최적화된 생산을 위해 조작된 Saccharomyces cerevisiae 효모 균주를 개발합니다.

시중에서 판매되는 카로티노이드의 90% 이상이 화학 물질을 사용하여 합성 생산됩니다. 카로티노이드 합성에서 비용 효율적인 천연 화합물에 대한 증가하는 수요를 충족시키기 위해 중국 Xiamen University의 연구원들은 카로티노이드를 선택적으로 과잉 생산할 수 있는 조작된 S. cerevisiae 효모 균주를 개발했습니다.

그들은 게놈 서열과 중요한 경로를 재설계하여 최적화했습니다. 카로티노이드 생산. 이 새롭고 성공적인 연구 접근 방식은 향후 다른 모델 미생물로 확장될 수 있습니다. 이번 연구 결과는 온라인으로 게재됐다. 바이오디자인 연구 신문.

테트라테르페노이드로 분류되는 카로티노이드는 탄소-수소 골격을 가지며 조류, 식물 및 일부 미생물에서 발견됩니다. 그만큼 밝은 색 대부분의 야채와 과일에서 이러한 카로티노이드 색소의 결과입니다. 우수한 항산화 특성으로 인해 카로티노이드는 건강 관리, 의약품 및 화장품에 널리 사용됩니다. 최근 몇 년 동안 이러한 항산화 분자는 기능성 식품 보충제로 인기를 얻었습니다.

현재 상업적으로 이용 가능한 카로티노이드의 대부분은 다음을 통해 생산됩니다. 화학 합성. 카로티노이드 추출 및 정제 천연 자원 관련된 프로세스의 비용과 시간 소모적 특성으로 인해 제한됩니다. 이러한 문제를 피하고 카로티노이드에 대한 증가하는 수요를 충족시키기 위해 Xiamen University의 Jifeng Yuan 박사가 이끄는 중국 연구자 그룹은 미생물 합성 기술을 사용하여 카로티노이드 생산을 성공적으로 시도했습니다.

“수년에 걸쳐 생명공학은 극적으로 발전하여 유전자 수준에서 특정 변형을 허용하고 세포내 및 세포간 역학을 모두 조절했습니다. 우리 팀은 Saccharomyces cerevisiae의 모델 미생물에 대해 여러 전략을 사용하여 카로티노이드의 미생물 합성을 개선했습니다.”라고 말합니다. Yuan 박사가 미생물 합성 기술 사용에 대한 영감을 공유합니다.

그들은 처음에 대사 경로 S. 세레비시아에 누룩 쉽게 카로티노이드로 전환될 수 있는 아세틸-CoA의 전체 함량을 증가시킵니다. 또한, 그들은 스쿠알렌 합성효소-에르고스테롤의 2차 대사 경로를 억제했습니다. 이 에르고스테롤 경로는 카로티노이드 생산에 필요한 에너지와 원료의 전반적인 가용성을 감소시킵니다.

또한 카로티노이드는 물에 대한 소수성 저항성을 갖고 있기 때문에 효모 미생물 내에서 카로티노이드를 저장하는 것은 어려운 일이었습니다. 연구자들은 카로티노이드의 저장을 강화하기 위해 인간 지질 결합/전달 단백질 사포신 B(hSapB) 유전자 서열을 도입했습니다.

효모의 성장 배지를 효모-펩톤-덱스트로스가 풍부한 저비용의 매우 유익한 배지로 변경하고 유전자 발현 시스템을 재설계함으로써 바이오매스 생산량이 5배 증가했습니다.

S. cerevisiae 효모 균주는 카로티노이드의 전구체 분자인 베타-카로틴의 고함량 생산을 최적화하기 위해 선택적으로 재설계되었습니다.

Yuan 박사는 “우리는 우리의 새로운 카로티노이드 생산 기술을 구현하는 확장성과 용이성에 대해 매우 희망적이며 가까운 미래에 이러한 엔지니어링 전략이 다른 미생물에도 확장될 수 있다고 믿습니다.”라고 결론지었습니다.

새로운 모델 미생물을 만들기 위한 생명 공학의 발전은 미래의 산업용 카로티노이드 합성에 대한 가능성을 열어주며 필수 건강 보조 식품의 생산을 촉진합니다. 이러한 접근 방식은 전 세계적으로 비타민 결핍을 완화하고 영양실조를 해결하는 데 크게 기여할 수 있습니다.