Тяньцзинский институт: трёхферментный путь in vitro даёт галакто-N-биозу из лактозы с выходом 76%
Исследователи Тяньцзинского института промышленной биотехнологии создали лабораторный каскад, который синтезирует галакто-N-биозу из лактозы и GalNAc без АТФ и UDP-сахаров.
Исследователи под руководством проф. Yi-Heng P. J. Zhang из Тяньцзинского института промышленной биотехнологии Китайской академии наук описали ферментативный путь in vitro, который синтезирует галакто-N-биозу (GNB) из лактозы и N-ацетилгалактозамина (GalNAc) без АТФ и UDP-сахаров. Согласно записи в PubMed, работа опубликована в Chinese Journal of Biotechnology 25 сентября; молярный выход составил 76% при 10 ммоль/л GalNAc doi.org
PubMeddoi.orgОткрыть источник ↗. Работа остаётся на лабораторной стадии.
GNB — дисахарид, в котором галактоза и GalNAc соединены β-1,3-гликозидной связью. Это ключевая структурная единица O-гликана и компонент муцинов желудочно-кишечного тракта; она участвует в регуляции кишечной микроэкологии и поддержании барьера слизистой doi.org
PubMeddoi.orgОткрыть источник ↗. Ранние исследования, на которые ссылается релиз института, указывают, что GNB может поддерживать полезные кишечные бактерии, включая бифидобактерии, а также сообщали о нейропротекторных эффектах. Традиционные ферментативные пути синтеза GNB зависят от поставок АТФ и UDP-сахаров; другие пути используют специализированные донорские сахара и сталкиваются с конкурирующим гидролизом
doi.org
PubMeddoi.orgОткрыть источник ↗.
Три фермента в одном сосуде
Путь реализован в одном сосуде и включает два основных фермента и один вспомогательный. Лактозофосфорилаза (LacP) — в данном случае целлобиозофосфорилаза термофильной бактерии Thermoclostridium caenicola, выбранная за активность по отношению к лактозе, — превращает лактозу в галактозо-1-фосфат и глюкозу. Затем термостабильная лакто-N-биозофосфорилаза (LnbP) переносит остаток галактозы на GalNAc с образованием GNB. На этом шаге освобождается неорганический фосфат, который возвращается в первую реакцию doi.org
PubMeddoi.orgОткрыть источник ↗.
Каскад перестраивает β-1,4-связь лактозы в β-1,3-связь GNB без химических стадий защиты и снятия защиты. Поскольку реакция фосфорилирования обратима и склонна останавливаться в равновесии, команда добавила третий фермент — полифосфатглюкокиназу (PPGK). Она использует полифосфат для удаления побочной глюкозы, сдвигает равновесие в сторону GNB и заодно регенерирует неорганический фосфат doi.org
PubMeddoi.orgОткрыть источник ↗.
Выход и условия
Авторы оптимизировали температуру реакции, pH и дозу лимитирующего фермента. За четыре часа при 55 °C и pH 6,5 они получили 7,6 мМ GNB, то есть молярный выход 76% относительно исходного GalNAc. Концентрация GNB оставалась примерно стабильной в течение восьми часов.
Авторы заявляют, что путь in vitro даёт техническую основу для недорогого крупномасштабного получения GNB и других функциональных олигосахаридов doi.org
PubMeddoi.orgОткрыть источник ↗. По данным релиза, дальнейшая работа направлена на повышение активности и стабильности ключевых ферментов и на проверку иммобилизации, чтобы катализаторы можно было использовать повторно. Исследование расширяет платформу in vitro BioTransformation (ivBT), которую развивает группа Zhang.
