Используя ферментацию, исследователи Университета Альберты разработали метод для производства больших количеств пунициевой кислоты, здоровой жирной кислоты, в основном содержащейся в гранатах. Результаты опубликованы в журнале Journal of Agricultural and Food Chemistry.
Команда работала с пекарскими дрожжами, которые изначально не содержали кислоты, и создала новый штамм с высоким содержанием пунициевой кислоты. Это предлагает устойчивый способ производства как жирной кислоты, так и биомассы дрожжей, которая служит дополнительным источником белка в пищевой и кормовой промышленности.
Соавтор исследования Гуаньчунь (Гэвин) Чен, доцент факультета сельскохозяйственных, биологических и экологических наук, отметил: "Это означает, что в будущем мы сможем производить этот высокоценный липид гораздо быстрее и экономичнее, не нуждаясь в обрабатываемых землях, и это также показывает, как мы можем развивать и улучшать питательные свойства устойчивых источников специального масла."
Пунициевая кислота, получаемая из семян граната, имеет несколько преимуществ для здоровья, включая снижение уровня холестерина, противовоспалительные и противораковые свойства. Однако гранаты имеют низкое соотношение семян к фруктам и низкий выход масла по сравнению с другими масличными культурами, такими как рапс, что делает их более дорогим товаром.
Используя метод редактирования генов, известный как смешивание генов на основе CRISPR, Чен и соавтор исследования Юй Ван случайным образом интегрировали определенные гены, потенциально участвующие в синтезе пунициевой кислоты, непосредственно в геном пекарских дрожжей. Это является первым использованием смешивания генов на основе CRISPR в инженерии дрожжей для производства необычных жирных кислот растительного происхождения.
Их подход позволил случайно добавлять гены для создания библиотеки, которую затем отскринировали для выявления наиболее эффективных комбинаций. Ван объяснила: "Мы сначала получаем отбор лучшего штамма, а затем выясняем, какие гены трансформированы. Это гарантирует лучшую производительность в наших результатах, потому что это говорит нам, какие гены лучше работают друг с другом."
Эксперименты привели к увеличению содержания пунициевой кислоты в 80 раз, достигнув 26,7%, что является самым высоким уровнем, зафиксированным учеными в модифицированных микроорганизмах или растениях на сегодняшний день, что указывает на потенциал для коммерческого производства.
Полученный штамм дрожжей также имеет стабильное содержание пунициевой кислоты, что является многообещающим для широкомасштабного применения. Ван добавила: "Для биоиндустриального производства это означает, что гены, добавленные в дрожжи, не теряются от одной партии ферментации к другой."
Открытия привели к подаче временной заявки на патент и основываются на более ранних исследованиях, которые первоначально определили динамику увеличения содержания пунициевой кислоты в дрожжах. Исследователи планируют вырастить свой высокопродуктивный штамм в лабораторных ферментерах, что является шагом к коммерческому производству.
Кроме того, их подход к смешиванию генов на основе CRISPR достаточно универсален, чтобы его можно было использовать для инженерии пекарских дрожжей для производства других ценных необычных жирных кислот, таких как те, что содержатся в касторовом масле, и, кроме того, "возбуждающий потенциал для разработки других биопродуктов," отметил Чен.