Оптимизация условий реакции для достижения высокого выхода стевии ребаудиозида D
Диеты с высоким содержанием сахара привели к росту распространенности различных хронических заболеваний, включая ожирение, диабет, сердечно-сосудистые заболевания и гипертонию, что представляет собой серьезную глобальную проблему общественного здравоохранения. Стевия Ребаудиозид D (Reb D), натуральный подсластитель, полученный из растений, привлек значительное внимание в качестве заменителя сахара благодаря своей нулевой калорийности, интенсивной сладости и приятному вкусовому профилю. Тем не менее, его ограниченное присутствие в стевии rebaudiana Bertoni и проблемы, связанные с низкой растворимостью и ферментативной активностью гликозилтрансферазы растительного происхождения, препятствуют ее широкому коммерческому применению. В ответ на эти проблемы была открыта новая гликозилтрансфераза под названием YojK, происходящая из Bacillus subtilis 168. В этом исследовании представлена генетически модифицированная бактериальная гликозилтрансфераза YojK-I241T/G327N, характеризующаяся высокой растворимостью и каталитической эффективностью, предлагающая большой потенциал для производства Reb D в промышленных масштабах.
Разработка высокоэффективного метода получения ребаудиозида D с использованием каскадной реакции ферментов YojK-I241T/G327N и AtSuSy.
Чтобы решить проблему низкой растворимости гликозилтрансфераз растительного происхождения, исследователи изучили потенциал использования YojK, О-гликозилтрансферазы из Bacillus subtilis 168. YojK был выбран из-за его продемонстрированной активности гликозилирования с различными субстратами, включая большие молекулы. После успешной рекомбинантной экспрессии и очистки YojK использовали для гликосилирования Reb A, в результате чего образовывалась стевия Reb D. Кинетический анализ ферментов показал, что YojK имеет более низкую каталитическую активность по отношению к Reb D по сравнению с другими гликозилтрансферазами. Следовательно, исследование указывает на необходимость структурно-ориентированного проектирования для повышения каталитической активности YojK для потенциального практического применения. (как показано на рисунке 1)
Рисунок 1
Оптимизация условий реакции для достижения высокого выхода ребаудиозида D.
Условия реакции, включая pH, температуру и концентрацию субстрата, могут быть оптимизированы для достижения высокого выхода Srevia Reb D. В исследовании использовалось молекулярно-динамическое моделирование для изучения того, как вариант YojK-I241T/G327N усиливает гликозилирование Reb D. Этот вариант поддерживал стабильную водородную связь между Reb A и H14 во время моделирования, в отличие от дикого типа (как показано на рисунке 2). Эта стабильность также распространялась на расстояние между атомом O2 Reb A и C1P UDPG. Улучшенная каталитическая эффективность варианта YojK-I241T/G327N была приписана этим стабильным взаимодействиям, что указывает на его практический потенциал.
Рисунок 2
Рисунок 3
