زیحسگرهامهندسی ژنتیکمهندسی متابولیکویرایش ژنوم

یک بیوسنسور جدید برای افزایش تولید کارخانه‌های میکروبی

یک گروه تحقیقاتی در KAIST بیوسنسور جدیدی را ارائه داده‌است که می‌تواند کارخانه‌های سلولی میکروبی متنوع و پر بازده‌ای را تولید کند. این بیوسنسور غلظت تولیدات و مواد حد واسط را در حین توسعه سویه‌های جدید میکروبی کنترل و تنظیم می‌کند. استراتژی مذکور، پلت‌فرم جدیدی را برای تولید محصولات متنوع طبیعی از منابع تجدیدپذیر ارائه داده‌است. به‌گونه‌ای که این تیم با استفاده از این استراتژی، چهار محصول طبیعی با اهمیت دارویی بالا را تولید کرده‌است.


مالونیل-کوآ (Malonyl-CoA) بلوک ساختمانی بسیاری از ترکیبات شیمیایی با ارزش افزوده نظیر محصولات طبیعی متنوع با اهمیت دارویی است. با این حال، به‌علت دسترسی کم مالونیل-کوآ در باکتری‌ها، بسیاری از محصولات طبیعی مشتق‌شده از این ترکیب به‌وسیله سنتز شیمیایی یا استخراج از منابع طبیعی که بی ثبات بوده و برای محیط زیست زیان‌آور هستند، تولید می‌شوند. برای تولید بیولوژیکی محصولات طبیعی مشتق شده از مالونیل-کوآ، افزایش ذخایر درون سلولی آن ضروری است. بدین منظور، برای کنترل و تنظیم غلظت مالونیل-کوآ درون سلولی در هنگام توسعه سویه‌های جدید، به یک بیوسنسور قوی و کارآمد نیاز است.

محققان مهندسی متابولیک با استفاده از یک پلی‌کتید سنتاز نوع RppA ،III، یک بیوسنسور مالونیل-کوآ قوی و ساده را ایجاد کردند. این آنزیم، ترکیبی به‌نام flaviolin را تولید می‌کند که شاخص کلرومتریک (رنگ‌سنجی) مالونیل-کوآ است. پس از آن، بیوسنسور RppA برای غربالگری کلرومتریک سریع و کارآمد اهداف دست‌ورزی ژنی مورد استفاده قرار گرفت که امکان افزایش غلظت مالونیل-کوآ را فراهم نمود.

اهداف ژنی غربالگری‌شده سودمند برای تولید پربازده چهار محصول طبیعی مشتق‌شده از مالونیل-کوآ مورد استفاده قرار گرفتند. بیوسنسور جدید در مقایسه با استراتژی‌های قبلی که پر هزینه و زمان‌بر بودند، به‌راحتی در باکتری‌های صنعتی نظیر Escherichia coli ،Pseudomonas putida و Corynebacterium glutamicum قابل اجرا و کاربردی است.

در این مطالعه برای کاهش سریع و مؤثر بیان ژن هدف درون‌زا و به‌منظور تولید افزایشی مالونیل-کوآ از تکنولوژی RNAهای تنظیمی کوچک (sRNA) سنتزی استفاده شد. محققان یک کتابخانه sRNA سنتزی با مقیاس ژنی E.coli را ایجاد کردند که هدف آن 1.858 ژن بود و تمام ژن‌های متابولیکی اصلی E. coli را پوشش می‌داد. این کتابخانه با کمک بیوسنسور RppA برای غربالگری اهداف ژنی ویژه مورد استفاده قرار گرفت. به‌نظر می‌رسد که این اهداف ژنی برای افزایش تجمع مالونیل-کوآ مفید باشند.

14 هدف ژنی در غربال‌گری‌های کلرومتریک انتخاب شدند که همه آن‌ها در تولید قابل‌توجه چهار محصول طبیعی (6-متیل سالیسیلیک‌اسید، آلئوزون، رسوراترول و نارینجنین) بسیارموفق عمل کردند. این بیوسنسور توسعه‌یافته به‌عنوان یک پلت‌فرم کارآمد جهت توسعه سریع سویه‌هایی مورد استفاده قرار خواهند گرفت که قادر به تولید محصولات طبیعی ضروری صنایع داروسازی، شیمیایی، آرایشی و صنایع غذایی هستند.

یکی از جنبه‌های مهم این کار این است که سویه‌های پر بازده تولیدشده در این تحقیق، به‌سرعت و به‌راحتی با استفاده از روش ساده غربالگری کلرومتریک و بدون در نظر گرفتن روش‌های متداول مهندسی متابولیک توسعه یافته‌اند. آنتی‌بیوتیک 6-متیل سالیسیلیک‌اسید در بالاترین تیتر گزارش‌شده برای E. coli تولید شد، اما تولید میکروبی آلئوزون (پیش ماده آلئوزین، عامل ضد التهاب و سفیدکننده) برای اولین بار فراهم شد.

پروفسور Sang Yup Lee، سرپرست این مطالعه، گفت: «یک فرآیند پایدار برای تولید محصولات متنوع طبیعی با استفاده از منابع تجدیدپذیر از اهمیت زیادی برخوردار است. این مطالعه یک بیوسنسور مالونیل-کوآ قوی و کارآمد را ارائه داده‌است که عموماً برای طیف گسترده‌ای از باکتری‌های مهم صنعتی قابل استفاده است. توانایی این بیوسنسور در غربالگری یک کتابخانه بزرگ نشان می‌دهد که تولید سریع و کارآمد محصولات طبیعی از سویه‌های باکتریایی پر بازده امکان پذیر است.»

لینک خبر
لینک مقاله

برچسب‌ها
نمایش بیشتر

نوشته‌های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
EnglishIran
بستن
بستن