스테롤 C가 부족한 효모

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 13617(2023) 이 기사 인용

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에스신은 마로니에의 말린 과일에서 추출된 30개 이상의 글리코실화 트리테르페노이드(사포닌) 구조의 혼합물입니다. 에스신은 현재 항염증제로 사용되고 있으며 관절염과 암 치료에 잠재적으로 응용될 수 있습니다. 조작된 효모는 산업적 규모로 에스신의 특정 생리활성 성분을 생산할 수 있지만, 많은 사포닌은 효모에 독성이 있는 것으로 나타났습니다. 여기에서 우리는 특히 스테롤 C-5 불포화 효소 유전자 ERG3가 결여된 Saccharomyces cerevisiae 균주가 escin 치료에 대한 눈에 띄게 향상된 내성을 나타냄을 보고합니다. 전사체 분석과 escin과 스테롤의 사전 혼합은 escin이 ergosterol과 직접적으로 상호 작용하지만 erg3Δ에 존재하는 변경된 스테롤과 강력하게 상호 작용하지는 않는다는 가설을 뒷받침합니다. 다양한 범위의 사포닌이 상업적인 관심을 받고 있으며, 이 연구는 사포닌의 산업적 생산을 조작하기 위한 적절한 숙주를 식별하기 위해 리피도메 돌연변이체를 스크리닝하는 것의 가치를 강조합니다.

사포닌(글리코실화 트리테르페노이드)은 식물 천연물 중 가장 많고 다양한 그룹에 속하며 많은 산업에서 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다1,2. 사포닌은 백신 보조제3 및 항염증제4로서의 의약품 용도 외에도 관절염, 비만, 암 및 알츠하이머병5,6,7에 대한 치료제로도 잠재력을 가지고 있습니다. 일부 사포닌은 화장품과 비누의 거품 안정제와 유화제로도 사용되었습니다8. 많은 사포닌 화합물은 용혈 특성을 갖고 있으며, 항진균 활성의 정도와 메커니즘을 조사한 연구는 거의 없지만 자연에서 사포닌은 일반적으로 식물 방어 화합물로 기능하는 것으로 간주됩니다9,10,11,12,13,14,15,16. 이는 식물에서 사포닌의 생물학적 역할을 이해하는 것과 사포닌 생산을 위한 공장으로서 효모를 조작하는 것과 관련이 있습니다. 식물에서 사포닌을 추출하는 것은 계절적이며 수확량이 제한되어 있지만 효모는 식물 유전자를 발현하도록 쉽게 조작할 수 있으며 대규모의 신속한 효모 배양 및 제품 추출을 위한 기반 시설이 확립되어 있습니다. 박테리아와 달리 효모는 사포닌 생합성에 관여하는 ER에 국한된 시토크롬 P450 효소의 활성을 지원하는 소포체(ER)를 가지고 있습니다. 또한 조작 효모에서의 생산은 식물에서 추출되는 사포닌 혼합물과 달리 표적 사포닌 구조를 고순도로 생산하고 추출할 수 있게 해줍니다.

Escin(Aescin이라고도 함)은 마로니에나무 Aesculus hippocastanum L의 열매에서 추출된 30개 이상의 사포닌 구조의 혼합물입니다. escin의 약 60%는 β-escin이며(그림 1a), protoaescigenin triterpenoid 백본으로 구성되며 에스테르화됩니다. 아세트산의 경우 C-22 위치에 있고, 엔젤산 또는 티글산의 경우 C-21 위치에 있습니다17. Escin은 강력한 항염증 특성을 가지고 있으며 만성 정맥 부전, 수술 후 부종 및 치질 치료에 사용됩니다4,18,19. Escin은 또한 관절염20,21 및 암 치료에도 가능성이 있습니다. escin은 종양 세포주기를 방해하고, 암세포 세포 사멸을 유도하고, 세포 이동을 억제하고, 화학 요법 약물의 영향을 증가시킵니다. 마로니에가 계절에 따라 사포닌 혼합물을 공급하는 반면, 조작된 효모는 잠재적으로 이 강력한 치료제의 특정 활성 성분을 연중 산업 규모로 제조할 수 있습니다. 그러나 에스신은 이전에 항진균 활성을 갖는 것으로 나타났습니다23,24.

(a) escin17에서 사포닌의 약 60%를 구성하는 β-escin의 구조. 프로토에시게닌 백본은 C-22에서 아세트산으로, C-21에서 안젤산 또는 티글산(티글산으로 표시됨)으로 에스테르화됩니다. 글루쿠론산(GlcA)은 C-3에 결합되어 있습니다. 두 개의 포도당(Glc) 당이 글루쿠론산에 결합되어 있으며, 그 중 하나는 자일로스(Xyl)로 대체될 수 있습니다. (b) 전구체 자이모스테롤로부터 에르고스테롤 생합성의 후기 단계에 관여하는 효소의 활성. 반응은 그림 S1에 묘사되어 있습니다. (c) ΔA595(0-24시간)로 표시된 마이크로플레이트 배양에서의 성장. 세 번의 생물학적 복제 ± 표준 편차(SD).