Lignaner er polyfenoliske forbindelser med lav molekylvægt med vigtige antitumor- og antivirale egenskaber. Imidlertid gør deres lave mængder i medicinske planter og komplekse strukturer bæredygtig produktion gennem planteekstraktion og kemisk syntese udfordrende, hvilket begrænser deres tilgængelighed til at imødekomme markedets efterspørgsel.
I en undersøgelse offentliggjort i Naturskemisk biologien forskningsgruppe ledet af prof. Zhou Yongjin fra Dalian Institute of Chemical Physics fra det kinesiske videnskabsakademi, der samarbejder med prof. Zhang Lei og prof. Chen Wansheng fra Naval Medical University, har opnået biosyntesen af den antivirale ingrediens Lignan Glycoside i Yeast Saccharomyces cerevisiesies.
Forskere konstruerede et syntetisk gærkonsortium inspireret af plantemetabolisme. Ved at efterligne den rumlige og tidsmæssige regulering af plantebiosyntesen designede de et system med forpligtet gensidighed, hvilket muliggør metabolisk arbejdsdeling mellem forskellige gærstammer.
Denne fremgangsmåde reducerede effektivt bivirkninger forårsaget af det brede substratspektrum af 4-coumarat: COA-ligase og forbedrede effektiviteten af metabolisk flux mod målproduktet. Baseret på denne innovative strategi adresserede forskere udfordringer relateret til bivirkninger og metabolisk netværkspromiskuitet.
Derudover designede forskerne to auxotrofiske gærstammer (Met15Δ og ADE2Δ) til at danne et gensidigt forhold, krydsfedende metabolitter, mens de deler den biosyntetiske vej i opstrøms og nedstrøms. Dette muliggjorde de novo -syntese af lariciresinol diglucosid gennem mere end 40 enzymatiske reaktioner.
“Vores arbejde demonstrerer, at Saccharomyces cerevisiae auxotrofiske stammer spontant etablerer et gensidigt samfund for den heterologe syntese af komplekse aktive ingredienser i traditionel kinesisk medicin. Og denne strategi forventes at blive udvidet til design af andre stabile kooperative gærsystemer til at udføre komplekse bioenginering -opgaver,” sagde prof. Zhou.