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Jun 18, 2023

Lievito privo dello sterolo C

Scientific Reports volume 13, numero articolo: 13617 (2023) Cita questo articolo 179 Accessi 1 Altmetric Metrics dettagli L'escina è una miscela di oltre 30 strutture triterpeniche glicosilate (saponina),

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 13617 (2023) Citare questo articolo

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L'escina è una miscela di oltre 30 strutture triterpeniche glicosilate (saponine), estratte dal frutto essiccato dell'ippocastano. L’escina è attualmente utilizzata come antinfiammatorio e ha potenziali applicazioni nel trattamento dell’artrite e del cancro. Il lievito ingegnerizzato consentirebbe la produzione di componenti bioattivi specifici dell’escina su scala industriale, tuttavia è stato dimostrato che molte saponine sono tossiche per il lievito. Qui riportiamo che un ceppo di Saccharomyces cerevisiae specificamente privo del gene ERG3 della desaturasi dello sterolo C-5, mostra una sorprendente tolleranza migliorata al trattamento con escina. Le analisi del trascrittoma, così come la premiscelazione dell'escina con gli steroli, supportano l'ipotesi che l'escina interagisce direttamente con l'ergosterolo, ma non così fortemente con gli steroli alterati presenti nell'erg3Δ. Una vasta gamma di saponine è di interesse commerciale e questa ricerca evidenzia il valore dello screening dei mutanti lipidici per identificare ospiti appropriati per progettare la produzione industriale di saponine.

Le saponine (triterpenoidi glicosilati) appartengono ai gruppi più numerosi e diversificati di prodotti naturali vegetali, con un enorme potenziale in molti settori1,2. Oltre alle applicazioni farmaceutiche come adiuvanti dei vaccini3 e antinfiammatori4, le saponine hanno anche un potenziale nelle terapie contro l'artrite, l'obesità, il cancro e il morbo di Alzheimer5,6,7. Alcune saponine sono state utilizzate anche come stabilizzanti della schiuma ed emulsionanti nei cosmetici e nei saponi8. Molti composti delle saponine hanno proprietà emolitiche e in natura si ritiene generalmente che le saponine funzionino come composti di difesa delle piante, sebbene pochi studi abbiano indagato il grado e il meccanismo dell'attività antifungina9,10,11,12,13,14,15,16. Ciò è importante per comprendere il ruolo biologico delle saponine nelle piante e per la progettazione dei lieviti come fabbriche per la produzione di saponina. Sebbene l’estrazione della saponina dalle piante sia stagionale e abbia una resa limitata, il lievito può essere facilmente progettato per esprimere i geni delle piante ed esiste un’infrastruttura consolidata per la coltura rapida del lievito su larga scala e l’estrazione del prodotto. A differenza dei batteri, i lieviti hanno un reticolo endoplasmatico (ER) che supporta l'attività degli enzimi del citocromo P450 localizzati nell'ER che sono coinvolti nella biosintesi della saponina. La produzione in lievito ingegnerizzato consente inoltre di produrre ed estrarre strutture di saponina mirate ad elevata purezza, a differenza delle miscele di saponine estratte dalle piante.

L'escina (chiamata anche escina) è una miscela di oltre 30 strutture di saponina estratte dal frutto dell'ippocastano Aesculus hippocastanum L. Circa il 60% dell'escina è β-escina (Fig. 1a), comprendente uno scheletro triterpenoide di protoaescigenina, esterificato all'estremità Posizione C-22 con acido acetico e posizione C-21 con acido angelico o tiglico17. L'escina ha potenti proprietà antinfiammatorie e viene utilizzata nel trattamento dell'insufficienza venosa cronica, dell'edema postoperatorio e delle emorroidi4,18,19. L'escina è promettente anche nel trattamento dell'artrite20,21 e del cancro; L'escina interferisce con i cicli delle cellule tumorali, induce l'apoptosi delle cellule tumorali, inibisce la migrazione cellulare e aumenta l'impatto dei farmaci chemioterapici22. Mentre l’ippocastano fornisce una fornitura stagionale di una miscela di saponine, il lievito ingegnerizzato potrebbe potenzialmente consentire la produzione su scala industriale per tutto l’anno di componenti attivi specifici di questo potente terapeutico, tuttavia è stato precedentemente dimostrato che l’escina possiede attività antifungina23,24.

(a) Struttura della β-escina, che comprende circa il 60% delle saponine nell'escina17. Lo scheletro della protoaescigenina è esterificato al C-22 con acido acetico e al C-21 con acido angelico o tiglico (mostrato acido tiglico). L'acido glucuronico (GlcA) è coniugato in C-3. All’acido glucuronico sono legati due zuccheri del glucosio (Glc), uno dei quali può essere sostituito con lo xilosio (Xyl). (b) Attività degli enzimi coinvolti negli ultimi stadi della biosintesi dell'ergosterolo, a partire dal precursore zimosterolo. Le reazioni sono rappresentate in Fig. S1. (c) Crescita nelle colture su micropiastra indicata da ΔA595 (0–24 ore). Tre repliche biologiche ± deviazione standard (SD).