Vitamin A, gıda, kozmetik, eczacılık ve besin destek ürünleri gibi çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılan hayati bir mikro besindir. Son yıllarda, sentetik biyoloji ve metabolik mühendislik sayesinde mikroorganizmalar kullanılarak vitamin A üretimi üzerine önemli ilerlemeler kaydedilmiştir. Bu çalışmada, genellikle güvenli olarak kabul edilen model organizma Saccharomyces cerevisiae kullanılarak vitamin A üretimi artırılmıştır. İşte bu önemli araştırmanın detayları.
Araştırmada, farklı kaynaklardan elde edilen β-karoten 15,15′-mono(di)oksijenaz enzimleri incelenmiş ve Mbblh ile Ssbco izoenzimleri belirlenmiştir. Bu izoenzimlerin kombinasyonel ifadesi, β-karotenden vitamin A metabolizmasına olan akışı artırmıştır. Ayrıca, Homo sapiens’ten elde edilen retinol dehidrogenaz 12 enzimi kullanılarak, shake flask fermentasyonu ile %90’dan fazla retinol saflığı elde edilmiştir.
Genetik Modifikasyonlar
Araştırmacılar, POS5Δ17 genini aşırı ifade ederek, indirgeyici nikotinamid adenin dinükleotid fosfat (NADPH) havuzunu artırmış ve vitamin A üretimini neredeyse %46 oranında yükseltmiştir. Ayrıca, kilit sınırlayıcı adım geni olan Mbblh’in çoklu kopya entegrasyonu gerçekleştirilmiş ve bu sayede vitamin A sentezi daha da iyileştirilmiştir.
Fermentasyon Süreçleri
Sonuç olarak, Ura3 belirteci taşıyan suşta shake flask düzeyinde 588 mg/L vitamin A titresi elde edilmiştir. En nihayetinde, 1 litrelik biyoreaktörde Saccharomyces cerevisiae kullanılarak 5.21 g/L ile en yüksek vitamin A titresi raporlanmıştır. Bu çalışma, sürdürülebilir ve ekonomik bir şekilde biyolojik bazlı vitamin A üretiminin ticari ölçekli üretimi için temel oluşturmuştur.
Önemli Çıkarımlar
– İzoenzimlerin kombinasyonel ifadesi, vitamin A metabolizmasını artırır.
– Retinol dehidrogenaz 12 enzimi ile yüksek saflıkta retinol elde edilebilir.
– POS5Δ17 geni, NADPH havuzunu artırarak üretimi %46 oranında yükseltir.
– Çoklu kopya entegrasyonu, vitamin A sentezini daha da iyileştirir.
– 1 litrelik biyoreaktörde 5.21 g/L vitamin A titresi elde edilmiştir.
Bu araştırma, sentetik biyoloji ve metabolik mühendislik tekniklerinin kullanılmasıyla mikroorganizmalar aracılığıyla vitamin A üretiminin artırılabileceğini göstermektedir. Bu yöntemler, sürdürülebilir ve ekonomik bir üretim süreci sunarak ticari ölçekte büyük potansiyel taşımaktadır.
Orijinal Makale: Synth Syst Biotechnol. 2024 Aug 16;10(1):58-67. doi: 10.1016/j.synbio.2024.08.004. eCollection 2025.
