بهینه‌سازی بیان مسیر بیوسنتز فلاونوئید نارینجنین با استفاده از کشت سلولی یارُویا لیپولیتیکا

امروزه استفاده از مخمر یارُویا لیپولیتیکا به دلیل برخورداری از ظرفیت تولید بالا، گلیکوزیله شدن در مقادیر کم، برخورداری از نشانگرهای مولکولی و ابزارهای ژنتیکی انحصاری به طور گسترده و برای سرعت بخشیدن به روند تولید ترکیبات گیاهیدارویی و به عنوان یک میزبان سلولی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. نارینجنین نه‌تنها به‌عنوان هسته مرکزی تولید فلاونوئیدهای مختلف از اهمیت زیادی برخوردار است، بلکه در گیاهان و نیز درمان بیماری های مختلف انسان نقش ویژه ای برعهده دارد. به‌همین منظور و برای تولید بهینه این ترکیب فلاونوئیدی ارزشمند، ژن های مهم و اصلی مسیر بیوسنتز نارینجنین از منابع مختلف گیاهی شناسایی شدند و پس از مقایسه الگوی بیان و به منظور تولید نارینجنین در میزبان موردنظر معرفی شدند. نتایج این تحقیق نشان داد که chs ژن کلیدی و مهم در تولید نارنجنین به‌شمار می رود و به‌همین منظور افزایش تعداد نسخه های این ژن در هر سازه ژنی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از تجزیه داده های hplc نشان داد که بهینه‌سازی شرایط رشد و رفع موانع محدودکننده و نیز افزایش تعداد 5 نسخه ژن chs در هر سازه می تواند 14/7 برابر میزان نارینجنین را افزایش دهد و تولید آن را به 16/90 میلی گرم در لیتر برساند. این بررسی نشان داد که دانش کافی از ژن های درگیر در مسیر بیوسنتزی فراورده موردنظر، طراحی مصنوعی این مسیر و نیز بهره گیری از مخمر y. lipolytica به عنوان یک میزبان کارآمد و ارزان می تواند در تولید انبوه ترکیبات گیاهیدارویی نقش به سزایی داشته باشد.

The optimization of Naringenin biosynthesis pathway using Yarrowia lipolitica cell culture

Yarrowia lipolytica, as a good cell factory to speed up the production of plant pharmaceutical components, has been considered to be one of the most important and attractive microorganisms in recent years, due to its high secretion capacity, limited glycosylation, large range of genetic markers and molecular tools. Naringenin, as a central core of flavonoids production, plays important roles both in plants and in the treatment of different types of human diseases. For this purpose, specific naringenin biosynthesis genes from different origins were selected and introduced after comparative expression profiling in Y. lipolytica. This research indicated that chs plays the main role in the production of naringenin, so the increase copy number of this gene in each construct was investigated. The HPLC results confirmed that the construct with 5 copy numbers of chs resulted in 7.14 fold increase of naringenin extracellular titer to 90.16 mg/L in shake flask cultures. The results reported in this study demonstrated that sufficient knowledge of genes involved in the specific biosynthesis pathway, synthetic gene pathway and using Y. lipolytica as a capable and cheap host could help bioengineers to produce significant amounts of pharmaceutical components.