Эрготионин - натуральная аминокислота с антиоксидантными свойствами. Он предотвращает клеточный стресс, который может привести к заболеваниям головного мозга, неврологическим повреждениям и раку. На крысах и круглых червях исследования показывают, что эрготионеин обладает многообещающими эффектами в предотвращении нейродегенеративных заболеваний, таких как слабоумие и болезнь Альцгеймера. Также сообщалось, что у пациентов, страдающих нейродегенеративными заболеваниями, уровень эрготионеина в крови значительно ниже, чем у других. Эти данные свидетельствуют о том, что эрготионеин может иметь большой потенциал в качестве витамина для предотвращения или отсрочки возникновения этих заболеваний.
В настоящее время производить эрготионеин с помощью химического синтеза сложно и дорого. Тем не менее, разработав и оптимизировав пекарские дрожжи, ученые из Центра биоустойчивости Фонда Ново Нордиск (DTU Biosustain) впервые использовали потенциал получения эрготионеина из дрожжей на биологической основе.
В исследовании, опубликованном в Frontiers in Bioengineering and Biotechnology Journal, исследователи смогли произвести 0,6 грамма эрготионеина пр. литров дрожжевого бульона в процессе мелкомасштабного брожения.
Слишком дорого для потребителей
Из-за современных дорогих химических производственных маршрутов текущие рыночные цены на эрготионеин очень высоки по сравнению с витаминами, такими как витамин С и витамин D, которые также предотвращают определенные заболевания. Таким образом, одной из основных целей ученых является дальнейшая оптимизация производства эрготионеина для достижения более высокого выхода, чтобы в будущем его можно было продавать потребителю по гораздо более низкой цене.
Одна из основных причин того, что эрготионеин так дорог в настоящее время, заключается в том, что химический процесс является дорогостоящим, а выход довольно низким. Кроме того, его эффективность для профилактики или лечения нейродегенеративных заболеваний у людей еще не проверена. Но поскольку оценка безопасности эрготионеина уже была проведена, это «просто» вопрос способности производить его в достаточном количестве.
До того, как ученые смогли производить эрготионеин на биологической основе, некоторые исследовали возможность простого извлечения эрготионеина из грибов. Но опять же, это было бы чрезвычайно дорого и потребовало бы, чтобы грибные фермы заняли участки потенциальных сельскохозяйственных угодий.
«Производя этот важный антиоксидант на биологической основе, вы избегаете использования химикатов или сельскохозяйственных угодий. Дрожжи намного лучше производят эрготионеин, чем люди или грибы», - говорит первый автор Стивен ван дер Хук.
Ферменты - это ключ
В природе эрготионеин производится бактериями и грибами, но ферменты, которые бактерии и грибы используют для производства эрготионеина, образуют несколько разные пути.
В ходе исследования ученые выбрали для скрининга ферменты различных грибков и бактерии Mycobacterium smegmatis в различных комбинациях, чтобы выявить клоны с самым высоким производством эрготионеина. В качестве производственного хозяина они использовали дрожжи и обнаружили, что два специфических фермента NcEgt1 и CpEgt2, оба грибковых фермента, образуют наилучшую комбинацию.
Кроме того, они также исследовали потенциальные переносчики эрготионеина для увеличения выхода своего штамма дрожжей. К сожалению, это не дало никакого эффекта.
Одна вещь, которая сработала, заключалась в добавлении в среду аминокислот, которые действуют как строительные блоки эрготионеина. Сделав это, они смогли значительно увеличить производство эрготионеина.
Таким образом, оптимизация среды была одним из важных шагов для увеличения продукции до 0,6 г/л за 84 часа, что хорошо сравнимо с текущими лучшими данными о продукции E. coli, которая составляет 1,3 г/л. через 216 часов.
Бактериальный путь в E. coli требует много энергии, в то время как грибковый путь в дрожжах - нет. Это может привести к производственным преимуществам. Кроме того, дрожжи являются безопасным и хорошо известным хозяином для производства пищевых продуктов. добавки», - говорит Стивен ван дер Хук.
В настоящее время ученые пытаются повысить продуктивность путем усовершенствования штамма, чтобы сделать коммерчески жизнеспособный продукт.
Авторы этого исследования также подчеркивают, что положительные эффекты эрготионеина до сих пор были зарегистрированы только на животных моделях, и, следовательно, еще слишком рано говорить, будет ли это работать на людях. Несмотря на это, производство эрготионеина в больших масштабах, чем сегодня, может быть важно для получения доступа к полезной пищевой добавке.