В Южной Корее разработали технологию массового производства лютеина - 32.88 мг/л в час -с помощью микроорганизмов

Корреспондент Бон Хёк

- Исследовательская команда во главе с профессором Ли Сан Ёп из KAIST разработала высокоэффективный штамм для массового производства лютеина

Ын Хён Мин (слева) — докторант KAIST, профессор Ли Сан Ёп и доктор Синди держат в руках высокоэффективный штамм для производства лютеина, разработанный доктором Синди [Предоставлено KAIST]

Корейские исследователи разработали экологически чистую технологию массового производства лютеина, представляющего собой важный компонент для здоровья глаз.

13-го KAIST объявил, что исследовательская группа во главе с профессором Ли Сан Ёп из факультета биохимической инженерии разработала штамм микроорганизмов, позволяющий массово производить лютеин.

В предыдущих исследованиях по производству лютеина с использованием метаболической инженерии микроорганизмов существовали ограничения, связанные с большим количеством побочных продуктов и ограниченным накоплением лютеина. Анализ показал, что это было связано с наличием определенных узких мест в метаболическом пути синтеза лютеина, которые препятствовали плавному протеканию метаболических процессов.

Исследовательская группа внедрила стратегию электронного каналирования (electron channeling) для улучшения метаболических реакций, которые являются основным узким местом в пути производства лютеина.

Благодаря оптимальному расположению ферментов, необходимых для производства лютеина, в системе оптимизированной белковой структуры (скаффолд), удалось повысить концентрацию материалов (субстратов) вокруг ферментов и электронов, что позволило эффективно увеличить метаболический поток при синтезе лютеина.

Кроме того, исследовательская группа создала микробиологическую платформу, позволяющую с высокой эффективностью производить лютеин с использованием такого распространенного вещества, как сахар, что считается важным достижением, открывающим возможности для экологически чистого производства лютеина на биологической основе из глюкозы, которая является основным сырьем для биомассы.

В заключение, исследовательская группа, используя систему метаболической инженерии и стратегию перегруппировки ферментов, включая контроль пространственного расстояния между белками, успешно произвела 1,78 г/л лютеина за 54 часа с помощью данного штамма. Это соответствует производительности 32,88 мг/л в час, что является гораздо более быстрым и эффективным методом производства по сравнению с существующими методами извлечения лютеина из растений или микроводорослей, что имеет большое значение для промышленности.

Схема платформы для массового производства лютеина на основе микроорганизмов [Предоставлено KAIST]

В данном исследовании в качестве нового производственного хозяина был использован «Corynebacterium glutamicum», классифицируемый как штамм с высокой промышленной ценностью и безопасностью. На основе этого штамма был оптимизирован путь биосинтеза лютеина, усовершенствован мембраносвязанный фермент P450 для устранения узкого места в переносе электронов, а также внедрена система скаффолда для электронного каналирования, что позволило значительно повысить производительность.

«Это исследование является примером устранения узких мест в производстве лютеина на основе микроорганизмов и создания промышленно конкурентоспособного, экологически чистого процесса. Ожидается, что в будущем это ускорит практическое применение технологий производства различных природных веществ, включая лютеин» - сказал докторант Ын Хён Мин, руководивший исследованием.

«Технологии метаболической инженерии с использованием микроорганизмов становятся стратегией нового поколения, превосходящей существующие методы на основе растений и химического синтеза. Мы намерены и в дальнейшем продолжать исследования в области эффективного производства природных продуктов с высокой добавленной стоимостью» - отметил профессор Ли Сын Ёп.

Результаты исследования опубликованы 4 июля в международном научном журнале «Nature Synthesis».

nbgkoo@heraldcorp.com

#южнаякорея #корея #политика #экономика #промышленность #культура #искусство #технология #лютеин #глаза #медицина #биотехнология #биоинженерия #бизнес #финансы #инновация #азия