ステロールCを欠く酵母

Scientific Reports volume 13、記事番号: 13617 (2023) この記事を引用

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エシンは、マロニエの乾燥果実から抽出された、30 を超えるグリコシル化トリテルペノイド (サポニン) 構造の混合物です。 エスシンは現在、抗炎症薬として使用されており、関節炎や癌の治療にも応用できる可能性があります。 遺伝子操作された酵母は、エスシンの特定の生理活性成分を工業規模で生産できるようになりますが、多くのサポニンは酵母に対して有毒であることが示されています。 今回我々は、ステロール C-5 デサチュラーゼ遺伝子 ERG3 を特異的に欠損しているサッカロミセス セレビシエ株が、エスシン処理に対して顕著に増強された耐性を示すことを報告します。 トランスクリプトーム分析、およびエスシンとステロールの事前混合は、エスシンがエルゴステロールと直接相互作用するが、erg3Δに存在する変化したステロールとはそれほど強く相互作用しないという仮説を裏付けています。 多様なサポニンは商業的に興味深いものであり、この研究は、サポニンの工業生産を工学的に行うための適切な宿主を同定するためにリピドーム変異体をスクリーニングすることの価値を強調している。

サポニン (グリコシル化トリテルペノイド) は、植物天然産物の中で最も数が多く多様なグループの 1 つであり、多くの産業で大きな可能性を秘めています 1,2。 サポニンは、ワクチンアジュバント 3 や抗炎症薬 4 としての医薬用途に加えて、関節炎、肥満、癌、アルツハイマー病の治療薬としても可能性を秘めています 5、6、7。 一部のサポニンは、化粧品や石鹸の泡安定剤や乳化剤としても使用されています8。 多くのサポニン化合物は溶血特性を有しており、抗真菌活性の程度とメカニズムを調査した研究はほとんどありませんが、自然界では一般にサポニンは植物防御化合物として機能すると考えられています9,10,11,12,13,14,15,16。 これは、植物におけるサポニンの生物学的役割の理解や、サポニン生産工場としての酵母の工学工学に関連しています。 植物からのサポニン抽出は季節限定で収量が限られていますが、酵母は植物遺伝子を発現するように簡単に操作でき、大規模で迅速な酵母培養と生成物抽出のためのインフラストラクチャが確立されています。 細菌とは対照的に、酵母は小胞体 (ER) を持ち、サポニン生合成に関与する ER 局在のシトクロム P450 酵素の活性をサポートします。 植物から抽出されるサポニンの混合物とは対照的に、遺伝子操作された酵母での生産により、目的のサポニン構造を生産し、高純度で抽出することも可能になります。

エシン（アエスシンとも呼ばれる）は、マロニエの木トチノキの果実から抽出された 30 を超えるサポニン構造の混合物です。エスシンの約 60% は β-エスシンであり（図 1a）、プロトエシゲニン トリテルペノイド骨格を構成し、酢酸では C-22 位に、アンゲリック酸またはチグリン酸では C-21 位に結合します17。 エスシンには強力な抗炎症作用があり、慢性静脈不全、術後浮腫、痔の治療に使用されます4、18、19。 エシンは関節炎 20,21 や癌の治療にも期待されています。 エスシンは腫瘍の細胞周期を妨害し、がん細胞のアポトーシスを誘導し、細胞遊走を阻害し、化学療法薬の影響を増大させます22。 マロニエはサポニン混合物の季節供給を提供するが、遺伝子組み換え酵母はこの強力な治療薬の特定の活性成分を年間を通じて工業規模で製造できる可能性があるが、エスシンには抗真菌活性があることが以前に示されている23,24。

(a) エスシンのサポニンの約 60% を構成する β-エスシンの構造 17。 プロトアエスシゲニン骨格は、C-22 が酢酸でエステル化され、C-21 がアンゲリック酸またはチグリン酸でエステル化されます (チグリン酸を表示)。 グルクロン酸 (GlcA) は C-3 で結合しています。 2 つのグルコース (Glc) 糖がグルクロン酸に結合しており、そのうちの 1 つはキシロース (Xyl) で置換できます。 (b) 前駆体ザイモステロールからのエルゴステロール生合成の後期段階に関与する酵素の活性。 反応を図S1に示します。 （ c ）ΔA595で示されるマイクロプレート培養における増殖（0〜24時間）。 3 つの生物学的複製 ± 標準偏差 (SD)。