Учените откриват тайната на превъзходството на някои протеинови транспортери

В ново проучване, публикувано в PNAS, учени от Центъра за биоустойчивост на Фондация Novo Nordisk (DTU Biosustain) изследваха как различните транспортери на клетъчни мембрани влияят върху производството на дикарбоксилни киселини.

наистина

В момента един от проблемите в индустриалната биотехнология е, че превозвачите използват твърде много енергия при износ, което намалява общия добив на продукта.

Транспортерните протеини са отговорни за транспорта на молекули през клетъчните мембрани. Транспортните процеси са от решаващо значение за растежа на клетката и за производството на индустриално значими метаболити. Транспортът на органични киселини обикновено изисква енергия.

„Ако харчите много енергия за износ, ще бъде по-скъпо да произведете вашето съединение, така че от индустриална гледна точка е много важно да се разбере каква роля играят тези транспортни протеини“, казва Ирина Бородина, старши изследовател и ръководител на група в Фондация Novo Nordisk Foundation for Biosustainability (DTU Biosustain).

Учените установили, че някои транспортери, като MAE1 от Schizosaccharomyces pombe и DCT от Aspergillus carbonarius, подобряват секрецията на дикарбоксилни киселини в хлебните дрожди няколко пъти, като същевременно не влияят на клетъчния растеж. Това беше изненада за изследователите и ги накара да спекулират дали такива превозвачи могат да притежават механизъм, който им позволява да използват по-малко енергия.

Някои семейства са по-продуктивни от други

Учените откриха, че тези ефективни транспортери принадлежат към зависимата от напрежението клада на бавно-анионния канал (SLAC1), която също включва растителни транспортери, участващи в затварянето на устиците. За разлика от други натриеви или протон-зависими транспортери на дикарбоксилна киселина, SLAC1 анионните канали могат да транспортират аниони практически без разходи за енергия.

Като цяло, два транспортера тип SLAC1 са работили с минимално потребление на енергия и проучването категорично предполага, че използването на енергия от транспортери трябва да се има предвид при инженерните клетъчни фабрики.

Разбиране на функцията на транспорта на дрожди

Следващата стъпка е да се изгради библиотека на всички транспортери, така наречения транспортом, за да обхване всички приблизително 340 транспортни протеини от моделната мая Saccharomyces cerevisiae. Като част от безвъзмездната помощ от Европейския изследователски съвет YEAST-TRANS, учените ще направят възможно скринирането и идентифицирането на превозвачите на всеки желан продукт на биологична основа.

Това знание ще позволи по-ефективно развитие на щама, тъй като движението на молекулите от различните транспортери в клетката и извън нея може да бъде контролирано до известна степен. Разбирането на транспортната функция е от съществено значение не само за индустриалната биотехнология, но и за разработването на лекарства. Ако лекарството се поеме зле от прицелната тъкан или орган, то ще бъде по-малко ефективно. Освен това, ако се натрупва в нецелеви тъкани или органи, това ще доведе до странични ефекти.

В бъдеще, когато учените придобият повече знания за транспорта на малки молекули, те ще могат да правят по-добри прогнози за транспорта на кандидати за наркотици в тялото и да използват това за по-прецизно разработване на лекарства.