酵母中可能产生维生素和阿尔茨海默病的药物

2020-11-11 86酵母菌

麦角苏碱是一种具有抗氧化性能的天然氨基酸。它能防止细胞压力,而细胞压力会导致脑部疾病、神经系统损伤和癌症。在大鼠和蛔虫身上,研究表明麦角碱在预防痴呆和阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病方面有着很好的效果。此外,据报道,患有神经退行性疾病的患者的麦角碱血药浓度明显低于其他患者。这些发现表明麦角苏碱作为一种维生素可能具有预防或延缓这些疾病发生的巨大潜力。

酵母中可能产生维生素和阿尔茨海默病的药物

目前,化学合成麦角碱既复杂又昂贵。然而,通过设计和优化面包酵母,来自诺和诺德基金会生物可持续性中心(DTU Biosustain)的科学家们首次利用了以生物为基础的方式在酵母中制造麦角碱的潜力,酵母中可能产生维生素和阿尔茨海默病的药物。

在《生物工程与生物技术前沿》杂志上发表的一项研究中,研究人员能够在小规模发酵过程中产生0.6克麦角碱pr.升的酵母肉汤。

对消费者来说太贵了

由于当今昂贵的化学生产路线,麦角碱目前的市场价格与维生素C和维生素D等也能预防某些疾病的维生素相比是非常高的。因此,科学家们的主要目标之一是进一步优化麦角苏碱的生产,以达到更高的产量,以便将来能以更便宜的价格卖给消费者。

麦角苏碱目前如此昂贵的一个主要原因是,化学法成本高,产量相当低。此外,它在预防或治疗人类神经退行性疾病方面的疗效尚未得到测试。但由于麦角苏碱的安全性评估已经完成,所以“简单地说”就是能否生产足够的麦角酮。

在科学家们能够以生物的方式生产麦角苏碱之前,一些科学家探索了从蘑菇中提取麦角碱的可能性。但同样,这将是极其昂贵的,并需要蘑菇农场占用潜在的耕地面积。

“通过以生物为基础制造这种重要的抗氧化剂,你可以避免使用化学品或农田。第一作者史蒂文·范德霍克(Steven van der Hoek)说:“酵母比人类或蘑菇生产麦角碱的能力要好得多。”。

酶是关键

在自然界中,麦角碱是由细菌和真菌产生的,但是细菌和真菌用来制造麦角碱的酶组成的途径略有不同。

在这项研究中,科学家们选择从不同的真菌中筛选酶,并从蒙脱石分枝杆菌中筛选出不同组合的酶,以确定麦角碱产量最高的克隆。他们用酵母作为生产宿主,他们发现两种特殊的酶NcEgt1和CpEgt2是真菌酶的最佳组合。

此外,他们还研究了麦角碱转运体提高酵母菌株产量的可能性。不幸的是,这没有任何效果。

其中一个有效的方法是在培养基中加入作为麦角碱组成部分的氨基酸。通过这样做,他们能够显著提高麦角碱的产量。

因此,培养基的优化是在84小时内将产量提高到0.6克/升的重要步骤之一,这与目前最有报道的大肠杆菌产量在216小时内达到1.3克/升相比,是一个很好的方法。

“大肠杆菌中的细菌途径消耗大量能量,而酵母中的真菌途径则没有。这可能会带来生产效益。此外,酵母是一种安全和知名的食品添加剂生产宿主,”史蒂文范德霍克说。

酵母中可能产生维生素和阿尔茨海默病的药物。目前,科学家们正试图通过进一步改造这种菌株来生产一种商业上可行的产品来提高生产率。

这项研究的作者还强调,麦角苏碱的积极作用目前只在动物模型中得到报道,因此,现在就断言这是否对人类有效还为时过早。不管怎样,麦角碱的大规模生产对于获得有益的膳食补充剂是很重要的。

引用

Technical University of Denmark. "Potential vitamin and Alzheimer's drug produced in yeast." ScienceDaily. ScienceDaily, 11 November 2019. www.sciencedaily.com/releases/2019/11/191111102407.htm.

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