酵母における薬用トロパンアルカロイドの生物合成

科学分野:

• バイオテクノロジー
• メタボリック・エンジニアリング
• 医薬品科学

背景:

• トロパンアルカロイドはナイトシェード植物から得られており,神経筋疾患の治療に使用される重要な神経伝達物質阻害剤であり,WHOによって必須医薬品として認められています.
• 現在,これらの重要なアルカロイドのグローバルサプライチェーンは,オーストラリアの野火やCOVID-19のパンデミックなどの出来事により悪化した不足など,大きな課題に直面しています.
• 環境や社会経済的混乱に耐えられる 迅速に展開できる 弾力的な生産戦略が不可欠です

研究 の 目的:

• 薬用トロパネアルカロイドの 生合成のための微生物のプラットフォームとして パン酵母を設計する,特にヒオシアミンとスコポラミン.
• 代替で堅固な製造方法を開発することで,必須医薬品のグローバルサプライチェーンの脆弱性を解決する.
• 神経疾患の治療のための新しいトロパンアルカロイド誘導体の発見のための微生物生物合成の可能性を調査する.

主な方法:

• トロパンアルカリド生物合成経路に欠けている重要な酵素を特定するために機能的ゲノミクスを利用しました.
• プロテイン工学を用いて,真空トランスファーゼの機能的発現を実現する.
• 効率的な細胞内ルーティングのための統合された異質トランスポーターと,アルカロイドの生産性を高めるためのストレイン最適化.
• 酵母菌の6つのサブセルラー部位で様々な生物から20以上のタンパク質をオーケストラすることによって,トロパンのアルカロイド生物合成の植物の空間的組織を再構成した.

主要な成果:

• 単純糖とアミノ酸からヒオシアミンとスコポラミンを 作り出すことに成功しました
• 酵母内の多種生物のタンパク質システムを開発し,複数の細胞区間の植物生物合成経路を模倣した.
• 以前の制限を乗り越えて,必要不可欠なトロパンアルカロイドの微生物生産の概念証明を証明しました.

結論:

• トロパンのアルカロイドの持続的生産に 活力のある 堅固な基盤を提供しています
• この微生物生物合成アプローチは 重要な医薬品の 製薬サプライチェーンの 機敏性と回復力を高めることができます
• このプラットフォームは,神経疾患の治療の可能性のある新しいトロパンアルカロイド誘導体の発見に期待されています.