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Sintetizzazione della cannabis da lievito

Un gruppo dall'università di California ha sviluppato mezzi di biosynthesizing i cannabinoidi principali delle cannabis L. sativa in saccharomyces cerevisiae facendo uso di un substrato del galattosio. Il loro lavoro presenta ad un modulo della piattaforma la produzione sia dei cannabinoidi naturali che artificiali per lo studio nello sviluppo dei trattamenti per parecchi problemi sanitari.

sintesi della cannabisCrediti di immagine:  Mitch m./Shutterstock.com

Ciò è stata raggiunta presentando gli enzimi di via della cannabis nel lievito e manipolando il cambiamento continuo delle vie indigene centrali alla sintesi di cannabinoido.

Una componente di memoria del loro approccio biosintetico stava sfruttando la promiscuità di parecchie vie e dei loro substrati dell'acido grasso per produrre gli analoghi della cannabis che esibiscono l'affinità e la potenza differenti per l'associazione del ricevitore.

Le limitazioni dell'impianto della cannabis

La cannabis sativa è stata coltivata universalmente per le migliaia di anni. La ricerca ha studiato i componenti delle cannabis e dei loro analoghi, dimostranti i loro beni medicinali potenziali.

Di conseguenza, determinate formulazioni di cannabinoido sono state approvate legalmente per uso nel trattamento di parecchi problemi di salute. Tuttavia, lo studio e l'uso clinico dei cannabinoidi sono limitati dalle limitazioni legali - come ha la natura dei cannabinoidi di cui la complessità strutturale li rende unamenable per ammassare la sintesi.

Per sormontare questa, la sintesi in lievito rappresenta i mezzi economici di produzione dei cannabinoidi mentre il repertorio dei cannabinoidi può essere ampliato e prodotto in maggior quantità.

Metabolismo cooptante del lievito

Per raggiungere la produzione dei cannabinoidi in lievito, il gruppo ha costruito la via biosintetica. Ciò ha cominciato con l'instaurazione della via per l'acido intermedio e olivetolic iniziale.

L'acido di Olivetolic, insieme al pirofosfato geranilico intermedio di via del mevalonate (GPP) è i precursori all'acido di Cannabigerolic (CBGA). CBGA è il cannabinoido di memoria da cui altri sono derivati. Questa conversione è eseguita da geranylpyrophosphate: geranyltransferase del olivetolate (OTTENUTO).

Vale a dire, CBGA è il precursore ad acido tetrahydrocannabinolic (THCA) e ad acido cannabidiolic (CBDA) oltre a vari dei loro cannabinoidi. GPP è stato prodotto presentando un caricatore 35mm di espressione che codifica i geni dell'enterococco e la sovraespressione fecali del gene indigeno di via del mevalonate.

Il Hexanoyl-CoA, il precursore ad acido olivetolic, è stato prodotto da una via biosintetica eterologa supplementare facendo uso dei geni da parecchi batteri e le cannabis si piantano. Alternativamente, l'acido esanoico è stato usato come substrato per l'enzima d'attivazione dell'acile endogeno degli enzimi (AAE), che converte l'acido esanoico in hexanoyl-CoA.

Superamento del blocco stradale: compensazione dell'attività OTTENUTA assente in cannabis

Keasling et al. non poteva individuare l'attività OTTENUTA nel caricatore 35mm catturato dalla cannabis. Per sormontare questo, il gruppo ha identificato un prenyltransferase del candidato dalla cannabis che video l'attività OTTENUTA.

L'espressione dei geni che codificano gli enzimi per produrre l'acido olivetolic egualmente è stata introdotta. CBGA risultante successivamente è stato trasformato nel THCA & nel CBDA del cannabinoido con l'atto delle sintetasi di cannabinoido. A seguito dell'esposizione al calore, THC e CBDA sono stati decarbossilati per produrre THC e CBD - i cannabinoidi primari di interesse.

Ampliamento dello spazio chimico dei cannabinoidi

Una volta che le vie intrinseche di cannabinoido fossero ampliate, Keasling et al. ha sfruttato la loro capacità di produrre i cannabinoidi artificiali. Questi comprendono i cannabinoidi che non derivano dalle vie intrinseche - e possono più ulteriormente essere derivatizzati con i gruppi chimici, amplianti l'intervallo degli analoghi di cannabinoido possibili.

Analoghi artificiali tutti un'area di ricerca attiva come dimostrano i beni medicinali potenzialmente maggiori. Uno dei farmacofori principali, la regione del composto responsabile dell'interazione farmacologica biologica, di interesse è la catena laterale di THC poichè può modulare il ricevitore di cannabinoido.

Un approccio biosintetico per produrre questo modulo dell'analogo di cannabinoido è stato inventato dal gruppo; ciò ha sfruttato la promiscuità delle vie metaboliche del lievito e la natura dei precursori dell'acido grasso.

Il gruppo ha identificato una funzione del farmacoforo più ulteriormente è stato alterato tramite le modifiche di post-fermentazione, rendenti le catene laterali che sono difficili da produrre dall'incorporazione diretta. Il proof of concept PTMs è stato eseguito che ha reso un intervallo dei prodotti che hanno dimostrato lo spazio chimico accessibile a modifica possono essere espanti.

L'effetto combinato era la direzione obliqua delle vie verso i precursori e finalmente, analoghi di THCA.

Ciò ha dimostrato la flessibilità delle vie, producendo una maggior varietà di cannabinoidi novelli che possono più ulteriormente essere modificati da post produzione chimica della derivatizzazione - aumentare il raggruppamento di candidato dei cannabinoidi per potenzialmente clinicamente le formulazioni utili.

I nuovi cannabinoidi promettono gli usi medici inattesi

L'opera pubblicata presenta la base per fermentazione su grande scala futura dei cannabinoidi che non dipende da coltura della cannabis. La capacità di gestire il cambiamento continuo con queste vie costruite e di ampliare il repertorio dei cannabinoidi resi promette i mezzi per produrre le più nuove e medicine migliore-ottimizzate.

Sorgente

2019) biosintesi complete di Xiaozhou et al. (dei cannabinoidi e dei loro analoghi artificiali in lievito. Doi della natura: 10.1038/s41586-019-0978-9

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Last Updated: Jun 19, 2020

Hidaya Aliouche

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Hidaya Aliouche

Hidaya is a science communications enthusiast who has recently graduated and is embarking on a career in the science and medical copywriting. She has a B.Sc. in Biochemistry from The University of Manchester. She is passionate about writing and is particularly interested in microbiology, immunology, and biochemistry.

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