znat_kak (znat_kak) wrote,
znat_kak
znat_kak

Categories:

Пекарские дрожжи научили производить псилоцибин

13:17 18 Апр. 2020 г.


Датские ученые внедрили пекарским дрожжам (Saccharomyces cerevisiae)гены ферментов, которые обеспечивают синтез псилоцибина, сообщается в Metabolic Engineering. Гены оказались функциональными в новом организме и помогли произвести нужный алкалоид. При этом модифицированным дрожжам не потребовалось добавлять в питательную среду промежуточные продукты его синтеза, такие как 4-гидроксииндол


The Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability


Псилоцибин — алкалоид грибов рода Psilocybe и некоторых других. Поскольку он обладает галлюциногенным эффектом, во многих странах его запрещено употреблять. Однако в последние годы у псилоцибина обнаружили сильные антидепрессивные свойства. Также он снизил тревожность у больных раком и не вызвал серьезных побочных эффектов. В настоящий момент в серии клинических испытаний оценивают его способность снижать тягу к алкоголю.

Если вещество окажется эффективным и безопасным, его статус могут пересмотреть и начать с его помощью лечить описанные состояния. Тогда понадобится получать его в достаточно больших количествах. Извлекать псилоцибин из Psilocybe весьма затратно: его масса составляет 0,2–1 процента от общей сухой массы гриба. Поэтому имеет смысл «научить» другие организмы производить это вещество в больших количествах. Лучше выбирать такие, которые уже используются в биотехнологии.

Для этого модельным организмам нужно уметь синтезировать ферменты, которые обеспечивают синтез псилоцибина из предшественников. Это многоступенчатый процесс — для каждой реакции необходим свой фермент, а он или его ген могут не работать вне клеток грибов. Проблема такого рода возникла, когда псилоцибин «учили» делать кишечную палочку (Escherichia coli). Тогда оказалось, что грибной катализатор одной из важнейших реакций в цепочке — присоединения гидроксильной группы к четвертому атому углерода индольного кольца — не функционирует. Поэтому в питательную среду бактериям приходилось добавлять готовый 4-гидроксииндол.

Сотрудники Датского технического университета во главе с Ириной Бородиной (Irina Borodina) внедрили гены ферментов, необходимых для синтеза псилоцибина из глюкозы, в более близкий Psilocybe организм — пекарские дрожжи. Это тоже гриб. Все нужные гены за единственным исключением были получены от Psilocybe cubensis. В их числе был ген фермента, катализирующего гидроксилирование индольного кольца.

Дрожжи смогли синтезировать все необходимые ферменты и, следовательно, псилоцибин. В отличие от E. coli, в питательную среду дрожжам не нужно было добавлять необычные вещества: сырьем для производства алкалоида служила глюкоза. Максимальный выход псилоцибина составил 627 миллиграммов на литр культуры дрожжей. Также грибы производили продукт распада псилоцибина — псилоцин — в концентрации до 580 миллиграмов на литр. Помимо этого оказалось, что модифицированные дрожжи производят и другие триптамины, в частности, беоцистин, норбеоцистин и эругинасцин. При этом, что достаточно важно, в культуре дрожжей не накапливался этанол.

Это не первый случай, когда псилоцибин синтезируется другими грибами, которые в норме не способны это делать. Ранее исследователи из Йенского университета (Германия) добились экспрессии генов, которые обеспечивают образование соответствующего алкалоида у аспергилла гнездового (Aspergillus nidulans). Хотя этот гриб широко распространен, методики культивации дрожжей лучше проработаны, так что добывать этот алкалоид из S. cerevisiae должно быть выгоднее.

Работа интересна еще и тем, что это пример эксплуатации «конструктора ферментов» в синтетической биологии. Если подобрать нужную комбинацию биологических катализаторов и внедрить их в клетки какого-нибудь модельного организма, можно в теории получать не только уже известные вещества, но и такие, которые не встречаются в природе. Учитывая, как много существует производных индола и насколько разнообразные функции они выполняют, сборка систем для их синтеза будет полезна не только в психофармакологии, но и для производства лекарств другого профиля, а также для агрономии, парфюмерии и многих других отраслей.

Пекарские дрожжи — классический объект биотехнологии. Число веществ, которые научились синтезировать с их помощью, огромно. Среди них — морфин,  различные каннабиноиды, носкапин (алкалоид, помогающий при кашле и, вероятно раке), гераниол и линалоол(придают пиву характерный вкус и запах).

Светлана Ястребова

via
Tags: ГЕНЕТИКА, МЕДИЦИНА, ТЕХНОЛОГИИ
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments