Учёные создали мутантный штамм дрожжей для производства омега-7 жирных кислот

Рамановская проточная цитометрия эффективно идентифицирует богатые липидами мутантные штаммы Saccharomyces cerevisiae из библиотеки, созданной с помощью Zeocin–ARTP. Автор: QIBEBT

Учёные из Циндаоского института биоэнергетики и биопроцессных технологий (QIBEBT) Китайской академии наук разработали богатый липидами мутантный штамм дрожжей Saccharomyces cerevisiae, используя высокопроизводительный метод безындикаторного скрининга. Это открывает новые возможности для микробного производства пальмитолеиновой кислоты — омега-7 жирной кислоты с доказанными противовоспалительными и метаболическими свойствами.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Biotechnology for Biofuels and Bioproducts, решают ключевую проблему производства пальмитолеиновой кислоты, которая редко встречается в традиционных масличных культурах.

В настоящее время этот тип жирных кислот в основном получают из растений, таких как облепиха и макадамия, чьё выращивание ограничено географическими условиями и низкой урожайностью. Хотя S. cerevisiae естественным образом производит пальмитолеиновую кислоту, её низкое общее содержание липидов препятствовало промышленному применению.

Чтобы решить эту проблему, исследователи использовали комбинированный метод мутагенеза — антибиотик зеоцин и атмосферную плазму при комнатной температуре (ARTP) — для создания разнообразной библиотеки мутантных дрожжей. Затем они применили систему FlowRACS (Рамановская проточная цитометрия), чтобы отбирать живые дрожжевые клетки с повышенным содержанием липидов, анализируя их спектры комбинационного рассеяния света, без необходимости химического окрашивания или генетических маркеров.

Характеристики линейной зависимости и точности сортировки. A. Усреднённые спектры комбинационного рассеяния света (S. cerevisiae) с разным содержанием липидов; B. Линейная зависимость между содержанием липидов и интенсивностью Рамановского сигнала при 2844 см⁻¹; Микрофотографии морфологии клеток штаммов C. SC018, D. BY4741 и E. смешанного образца (1:99) SC018 и BY4741 (Масштабная линейка = 10 мкм); F. Точность сортировки клеток SC018. Автор: Biotechnology for Biofuels and Bioproducts (2025). DOI: 10.1186/s13068-025-02677-8

«FlowRACS позволяет проводить безындикаторный, неинвазивный отбор липид-продуцирующих клеток с разрешением на уровне одной клетки», — пояснила Сяотун Цзи, соавтор исследования и постдокторант QIBEBT. «Метод напрямую связывает фенотип с функцией, не требуя генетической модификации или химического мечения».

Мультиомиксный анализ показал, что повышенное накопление липидов у мутантного штамма MU2R48 связано с согласованными метаболическими изменениями: увеличение активности гликолиза, деградации этанола и пентозофосфатного пути повысило выработку ацетил-КоА и NADPH — ключевых компонентов для синтеза жирных кислот, — в то время как пути их распада были подавлены.

Этот метаболический сдвиг демонстрирует, как направленный мутагенез и современные методы скрининга могут совместно оптимизировать микробное производство. Мутантный штамм может стать основой для биосинтеза пальмитолеиновой кислоты, как отметили исследователи.

Исследование подчёркивает ценность сочетания передовых технологий сортировки клеток с мультиомиксным анализом для разработки высокоэффективных микробных штаммов без использования трансгенных методов.

Дополнительная информация: Xiaotong Ji et al, Label-free isolation of lipid-rich Saccharomyces cerevisiae mutant by high-throughput flow-mode Raman-activated cell sorting and multi-omics analysis for uncovering the mechanism of enhanced lipid accumulation, Biotechnology for Biofuels and Bioproducts (2025). DOI: 10.1186/s13068-025-02677-8

Источник: Chinese Academy of Sciences

Интересный факт: Пальмитолеиновая кислота (омега-7) не только обладает противовоспалительными свойствами, но и может улучшать чувствительность к инсулину, что делает её перспективной для борьбы с метаболическими заболеваниями, такими как диабет 2 типа.