Nowe badanie naukowe rzuca światło na innowacyjne podejście do produkcji diosminy, naturalnego związku flawonoidowego, który jest wykorzystywany jako środek terapeutyczny w leczeniu zaburzeń naczyniowych, takich jak hemoroidy i żylaki. Zespół naukowców z powodzeniem zastosował technologię biologii syntetycznej do biosyntezy diosminy w roślinie Nicotiana benthamiana, unikając tym samym generowania toksycznych produktów ubocznych związanych z tradycyjnymi metodami półsyntetycznymi.
Dlaczego diosmina jest ważna w medycynie?
Diosmina, znana jako diosmetin 7-O-rutinozyd, to naturalny związek flawonoidowy, który od dawna jest stosowany w medycynie jako środek poprawiający krążenie krwi w naczyniach. Oprócz tego, że jest wykorzystywana jako flebotonik i ochroniarz naczyń, diosmina wykazuje także właściwości antyoksydacyjne, przeciwnowotworowe, przeciwcukrzycowe i łagodnie przeciwbakteryjne. Te wszechstronne zastosowania zwiększają popyt na diosminę na rynkach farmaceutycznych i nutraceutycznych.
Problemy związane z tradycyjną produkcją diosminy
Tradycyjnie diosmina jest produkowana z hesperydyny, najobficiej występującego flawonoidu w owocach cytrusowych, poprzez półsyntetyczną metodę, która obejmuje utlenianie. Niestety, ten proces prowadzi do powstawania szkodliwych dla środowiska produktów ubocznych, a także wymaga dodatkowych kroków oczyszczania. W związku z tym naukowcy poszukiwali bardziej zrównoważonych metod produkcji diosminy.
Rekonstrukcja ścieżki biosyntezy diosminy
W opisywanym badaniu naukowcy zdołali zrekonstruować ścieżkę biosyntezy diosminy w liściach Nicotiana benthamiana. Proces ten obejmował ekspresję dziesięciu genów odpowiedzialnych za enzymy uczestniczące w tej ścieżce, począwszy od fenyloalanina amoniak-liazy (PAL) aż po ramnozylotransferazę (RhaT). Dzięki temu podejściu udało się uzyskać diosminę bez konieczności dostarczania prekursora, co stanowi pierwszy tego typu sukces w systemie roślinnym.
Wyniki: skuteczna produkcja diosminy
W wyniku zastosowania trzech modułów genowych, naukowcy byli w stanie uzyskać diosminę w ilości 37,7 µg na gram świeżej masy liści. Analiza chromatograficzna potwierdziła obecność diosminy, a także innych związanych z nią flawonoidów, takich jak luteolina i apigenina. Kluczowym etapem w produkcji diosminy było zidentyfikowanie odpowiednich enzymów, takich jak PaF4′OMT, które skutecznie katalizują metylację luteoliny do diosmetiny.
Dyskusja: potencjał zastosowania w innych roślinach
To badanie nie tylko otwiera nowe możliwości produkcji diosminy w systemach roślinnych, ale również wskazuje na potencjał zastosowania podobnych technik do produkcji innych ważnych flawonoidów o znaczeniu komercyjnym. Wykorzystanie Nicotiana benthamiana jako platformy do ekspresji wielu genów pozwala na efektywne wytwarzanie złożonych metabolitów wtórnych, które mogą być trudne do uzyskania w systemach mikrobiologicznych.
Podsumowanie: nowa era w produkcji diosminy
Badanie to stanowi przełom w dziedzinie produkcji diosminy, oferując ekologiczne i efektywne podejście do biosyntezy tego cennego związku. Dzięki wykorzystaniu zaawansowanych technik biologii syntetycznej możliwe jest teraz wytwarzanie diosminy bez szkodliwych produktów ubocznych, co ma istotne znaczenie zarówno dla przemysłu farmaceutycznego, jak i dla ochrony środowiska. Dalsze badania mogą prowadzić do zastosowania tej technologii w produkcji innych związków roślinnych o wartości terapeutycznej.
Bibliografia
Lee Hyo, Park Sangkyu, Lee Saet Buyl, Song Jaeeun, Kim Tae-Hwan and Kim Beom-Gi. Tailored biosynthesis of diosmin through reconstitution of the flavonoid pathway in
