Levure dépourvue de stérol C

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13617 (2023) Citer cet article

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L'escine est un mélange de plus de 30 structures triterpénoïdes glycosylées (saponine), extraites des fruits secs des marrons d'Inde. L'escine est actuellement utilisée comme anti-inflammatoire et a des applications potentielles dans le traitement de l'arthrite et du cancer. La levure modifiée permettrait la production de composants bioactifs spécifiques de l'escine à l'échelle industrielle, mais il a été démontré que de nombreuses saponines sont toxiques pour la levure. Nous rapportons ici qu'une souche de Saccharomyces cerevisiae dépourvue spécifiquement du gène ERG3 de la stérol C-5 désaturase présente une tolérance accrue frappante au traitement à l'escine. Les analyses du transcriptome, ainsi que le prémélange d'escine avec des stérols, confortent l'hypothèse selon laquelle l'escine interagit directement avec l'ergostérol, mais pas aussi fortement avec les stérols altérés présents dans erg3Δ. Une gamme diversifiée de saponines présente un intérêt commercial, et cette recherche met en évidence l’intérêt du criblage de mutants du lipidome pour identifier les hôtes appropriés pour la production industrielle de saponines.

Les saponines (triterpénoïdes glycosylés) font partie des groupes de produits naturels végétaux les plus nombreux et les plus diversifiés, avec un potentiel énorme dans de nombreuses industries1,2. En plus des applications pharmaceutiques comme adjuvants de vaccins3 et anti-inflammatoires4, les saponines ont également un potentiel thérapeutique contre l'arthrite, l'obésité, le cancer et la maladie d'Alzheimer5,6,7. Certaines saponines ont également été utilisées comme stabilisants de mousse et émulsifiants dans les cosmétiques et les savons8. De nombreux composés de saponine ont des propriétés hémolytiques et, dans la nature, les saponines sont généralement considérées comme des composés de défense des plantes, bien que peu d'études aient étudié le degré et le mécanisme de l'activité antifongique9,10,11,12,13,14,15,16. Ceci est important pour comprendre le rôle biologique des saponines dans les plantes et pour l’ingénierie des levures en tant qu’usines de production de saponines. Bien que l’extraction de la saponine des plantes soit saisonnière et d’un rendement limité, la levure peut facilement être modifiée pour exprimer des gènes végétaux, et il existe une infrastructure établie pour la culture rapide de levure et l’extraction de produits à grande échelle. Contrairement aux bactéries, les levures possèdent un réticulum endoplasmique (RE) qui soutient l'activité des enzymes du cytochrome P450 localisées dans le RE et impliquées dans la biosynthèse de la saponine. La production de levures modifiées permet également de produire et d'extraire des structures de saponines ciblées avec une pureté élevée, contrairement aux mélanges de saponines extraits de plantes.

L'escine (également appelée Aescine) est un mélange de plus de 30 structures de saponine extraites du fruit du marronnier d'Inde Aesculus hippocastanum L. Environ 60 % de l'escine est de la β-escine (Fig. 1a), comprenant un squelette triterpénoïde protoaescigénine, estérifié au niveau de la En position C-22 avec l'acide acétique, et en position C-21 avec l'acide angélique ou tiglique17. L'escine possède de puissantes propriétés anti-inflammatoires et est utilisée dans le traitement de l'insuffisance veineuse chronique, de l'œdème postopératoire et des hémorroïdes4,18,19. L'escine est également prometteuse dans le traitement de l'arthrite20,21 et du cancer ; l'escine interfère avec les cycles des cellules tumorales, induit l'apoptose des cellules cancéreuses, inhibe la migration cellulaire et augmente l'impact des médicaments de chimiothérapie22. Alors que le marronnier d'Inde fournit un approvisionnement saisonnier d'un mélange de saponines, la levure modifiée pourrait potentiellement permettre la fabrication à l'échelle industrielle tout au long de l'année de composants actifs spécifiques de ce puissant médicament, mais il a déjà été démontré que l'escine avait une activité antifongique23,24.

(a) Structure de la β-escine, qui comprend environ 60 % de saponines dans l'escine17. Le squelette de la protoaescigénine est estérifié en C-22 avec de l'acide acétique et en C-21 avec de l'acide angélique ou tiglique (acide tiglique représenté). L'acide glucuronique (GlcA) est conjugué en C-3. Deux sucres de glucose (Glc) sont attachés à l'acide glucuronique, dont l'un peut être remplacé par du xylose (Xyl). (b) Activité des enzymes impliquées dans les dernières étapes de la biosynthèse de l'ergostérol, à partir du précurseur zymostérol. Les réactions sont représentées sur la figure S1. ( c ) Croissance dans des cultures sur microplaques indiquée par ΔA595 (0–24 h). Trois répétitions biologiques ± écart type (SD).