设计一种持续产生GAA的益生菌,作为潜在的缓解睡眠不足影响的药物
Brandon D Fields1, Daniel G Pascal1, Olivia K Rando1
1Synthetic Biology Center, Department of Biological Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, United States.
工程化益生菌 (EcN) 现在产生瓜尼迪诺酸 (GAA),一种肌酸前体. 这种工程化益生菌提供了持续剂量的GAA,可能改善认知功能.
科学领域:
- 微生物学和生物技术
- 营养神经科学 营养神经科学
- 代谢工程是代谢工程.
背景情况:
- 肌酸是一种广泛使用的运动补充剂,已知可以增强认知功能,特别是在睡眠不足期间.
- 口服摄入的肌酸从胃肠道的快速清除限制了其持续的疗效.
- 甘酸 (GAA) 是肌酸的直接前体,主要在肝脏中合成.
研究的目的:
- 为了设计一种益生菌细菌, *Escherichia coli* Nissle (EcN),用于持续生产瓜尼迪诺酸 (GAA).
- 建立一种方法来提供持续剂量的肌酸前体,以潜在地提高认知表现.
- 研究使用工程益生菌用于生物活性化合物的现场合成的可行性.
主要方法:
- 通过从Actinokineospora terrae*表达氨酸:糖氨酸胺转移酶 (AGAT) 来产生GAA,对人类益生菌*E. coli*Nissle (EcN) 进行了工程设计.
- 修改原生 EcN 基因 (*gcvP*, *argR*, *argA*),以提高 GAA 合成的基质可用性,而不损害细胞活力.
- 在实验室条件下使用标准 EcN 剂量 (10^12 细胞) 的量化 GAA 生产率.
主要成果:
- 成功设计了EcN来表达GAA产生酶,识别了人类微生物群中的相关酶.
- 通过整合三种AGAT拷贝和编辑/删除本地基因来优化EcN,确保细胞活力.
- 实现了每小时41±7毫克GAA的生产率,每标准剂量工程EcN.
结论:
- 证明了一种益生菌细菌的成功工程,用于持续生产瓜尼迪诺酸 (GAA).
- 设计的EcN提供了一个新的平台,可以提供持续的GAA标位,这是已知的影响认知表现的前体.
- 这种方法为开发用于认知增强的新疗法或补充交付系统提供了潜在的战略.
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