Miért fontosak a transzporterek a sejtgyárak számára?

A tudósok felfedezik egyes fehérje-transzporterek fölényének titkát

A PNAS-ban megjelent új tanulmányban a The Novo Nordisk Alapítvány Biosustainability Center (DTU Biosustain) tudósai feltárták, hogy a különböző sejtmembrán-transzporterek hogyan befolyásolják a dikarbonsavak termelését.

Jelenleg az ipari biotechnológia egyik problémája az, hogy a szállítmányozók túl sok energiát használnak fel exportra, ami csökkenti a teljes termékhozamot.

A transzporter fehérjék felelősek a molekulák sejtmembránokon történő transzportjáért. A transzportfolyamatok döntő fontosságúak a sejt növekedése és az iparilag releváns metabolitok előállítása szempontjából. A szerves savak szállítása általában energiát igényel.

"Ha sok energiát fordít exportra, drágább lesz a vegyület előállítása, ezért ipari szempontból nagyon fontos megérteni, hogy ezek a transzporterfehérjék milyen szerepet töltenek be" - mondja Irina Borodina, vezető kutató és csoportvezető A Novo Nordisk Alapítvány Biológiai Fenntarthatósági Központja (DTU Biosustain).

A tudósok megállapították, hogy néhány transzporter, például a Schizosaccharomyces pombe-ból származó MAE1 és az Aspergillus carbonarius DCT-je többször javította a pékélesztő dikarbonsav-szekrécióját, ugyanakkor nem befolyásolta a sejtek növekedését. Ez meglepetést okozott a kutatóknak, és arra késztette őket, hogy találgassák, vajon az ilyen szállítmányozók rendelkezhetnek-e olyan mechanizmussal, amely lehetővé teszi számukra, hogy kevesebb energiát használjanak.

Egyes családok produktívabbak, mint mások

A tudósok felfedezték, hogy ezek a hatékony transzporterek a feszültségfüggő lassú anioncsatorna-transzporter (SLAC1) kládjába tartoznak, amely magában foglalja a sztómák bezárásában részt vevő növényszállítókat is. Más nátrium- vagy protonfüggő dikarbonsav-transzporterekkel ellentétben az SLAC1 anioncsatornák gyakorlatilag energiaköltség nélkül képesek anionokat szállítani.

Általában két SLAC1 típusú transzporter működött minimális energiafelhasználással, és a tanulmány egyértelműen azt sugallja, hogy a mérnöki cellagyáraknál figyelembe kell venni a transzporterek energiafelhasználását.

Az élesztő-transzómák működésének megértése

A következő lépés az összes transzporterből álló könyvtár, egy úgynevezett transztróma felépítése, amely lefedi a Saccharomyces cerevisiae mintaélesztő mintegy 340 transzporterfehérjét. Az YEAST-TRANS Európai Kutatási Tanács támogatásának részeként a tudósok lehetővé teszik bármely kívánt bioalapú termék szállítóinak átvilágítását és azonosítását.

Ez az ismeret hatékonyabb törzsfejlõdést tesz lehetõvé, mivel a molekulák mozgása a különbözõ transzporterek által a sejten belül és a sejten kívül bizonyos mértékben szabályozható. A transzporter funkció megértése elengedhetetlen nemcsak az ipari biotechnológia területén, hanem a gyógyszerfejlesztés szempontjából is. Ha a gyógyszert a célszövet vagy szerv rosszul veszi fel, az kevésbé hatékony. Továbbá, ha nem célszövetekben vagy szervekben felhalmozódik, ez mellékhatásokat okoz.

A jövőben, amikor a tudósok több ismeretet szereznek a kis molekulák transzportjáról, jobb előrejelzéseket tehetnek a gyógyszerjelöltek testben történő transzportjáról, és ezt felhasználhatják a gyógyszer pontosabb fejlesztésére.