 麦角硫因（Ergothioneine）是一种具有抗氧化特性的天然氨基酸。它防止细胞压力，细胞压力会导致脑部疾病、神经损伤和癌症。在大鼠和线虫试验中，研究表明麦角硫因在预防神经退行性疾病如痴呆和阿尔茨海默病方面具有很好的效果。此外，据报道，患有神经退行性疾病的患者血液中麦角硫因的水平明显低于其他人。这些发现表明麦角硫因作为维生素在预防或延缓这些疾病的发作方面有很大的潜力。  目前，用化学合成法生产麦角硫因既复杂又昂贵。然而，通过设计和优化面包酵母，诺和诺德基金会生物可持续性中心(Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability)的科学家首次开发了以生物方式在酵母中生产麦角硫因的潜力。 在发表在《生物工程与生物技术前沿》（Frontiers in Bioengineering and Biotechnology）杂志上的一项研究中，研究人员能够在小规模发酵过程中每升生产0.6克麦角硫因发酵液。 对消费者来说太贵了  由于当今昂贵的化学生产路线，麦角硫因目前的市场价格与维生素如维生素C和维生素D相比非常高，维生素C和维生素D也能预防某些疾病。因此，科学家们的主要目标之一是进一步优化麦角硫因的生产，以达到更高的产量，这样它就可以在未来以更低的价格出售给消费者。 目前麦角硫因如此昂贵的主要原因之一是化学过程昂贵且产率相当低。此外，还没有对其预防或治疗人类神经退行性疾病的功效进行测试。但是由于麦角硫因的安全性评估已经完成，这只是一个能否生产足够多的问题。 在科学家能够以生物方式生产麦角硫因之前，一些人探索了从蘑菇中简单提取麦角硫因的可能性。但同样，这将非常昂贵，需要蘑菇农场占用潜在的耕地。 “通过以生物方式制造这种重要的抗氧化剂，可以避免使用化学物质或农田。第一作者Steven van der Hoek说：“酵母比人工或蘑菇更擅长生产麦角硫因。” 酶是关键  在自然界中，麦角硫因是由细菌和真菌产生的，但细菌和真菌用来制造麦角新碱的酶构成的途径略有不同。 在这项研究中，科学家们选择从不同真菌和耻垢分枝杆菌中筛选不同组合的酶，以鉴定麦角硫蛋白产量最高的克隆。作为生产宿主，他们使用酵母，他们发现两种特定的真菌酶NcEgt1和CpEgt2是最好的组合。  丹麦技术大学 此外，他们还研究了潜在的麦角硫因转运蛋白，以提高酵母菌株的产量。不幸的是，这没有任何效果。 一个有效的方法是向培养基中添加氨基酸，作为麦角硫因的组成部分。通过这样做，他们能够显著增加麦角硫因的产量。 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，这与目前大肠杆菌报道的最佳产量(在216小时内达到1.3克/升)相比是很好的。 “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不消耗。这可能会带来生产效益。此外，酵母是一种安全和众所周知的食品补充剂的生产宿主，” Steven van der Hoek说。  目前，科学家们正试图通过进一步改造这种菌株来提高生产率，以制造一种商业上可行的产品。 这项研究的作者还强调，麦角硫因的积极作用迄今为止只在动物模型中报道过，因此，现在说它在人类中是否有效还为时过早。无论如何，比现在更大规模的麦角硫因生产对于获得有益的膳食补充剂可能是很重要的。 参考文献 Source：Technical University of Denmark Potential vitamin and Alzheimer's drug produced in yeast Reference： Steven A. van der Hoek, Behrooz Darbani, Karolina E. Zugaj, Bala Krishna Prabhala, Mathias Bernfried Biron, Milica Randelovic, Jacqueline B. Medina, Douglas B. Kell, Irina Borodina. Engineering the Yeast Saccharomyces cerevisiae for the Production of L-( )-Ergothioneine. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2019; 7 DOI: 10.3389/fbioe.2019.00262 |
|
|
