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Jun 18, 2023

Levedura sem esterol C

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 13617 (2023) Citar este artigo 179 Acessos 1 Altmetric Metrics detalhes A escina é uma mistura de mais de 30 estruturas triterpenóides (saponinas) glicosiladas,

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 13617 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

A escina é uma mistura de mais de 30 estruturas triterpenóides (saponinas) glicosiladas, extraídas dos frutos secos da castanha-da-índia. A escina é atualmente usada como antiinflamatório e tem aplicações potenciais no tratamento de artrite e câncer. A levedura modificada permitiria a produção de componentes bioativos específicos da escina em escala industrial; no entanto, muitas saponinas demonstraram ser tóxicas para a levedura. Aqui relatamos que uma cepa de Saccharomyces cerevisiae especificamente desprovida do gene ERG3 da esterol C-5 dessaturase exibe uma tolerância impressionantemente aumentada ao tratamento com escina. As análises do transcriptoma, bem como a pré-mistura da escina com esteróis, apoiam a hipótese de que a escina interage diretamente com o ergosterol, mas não tão fortemente com os esteróis alterados presentes no erg3Δ. Uma gama diversificada de saponinas é de interesse comercial, e esta pesquisa destaca o valor da triagem de mutantes lipídicos para identificar hospedeiros apropriados para a engenharia da produção industrial de saponinas.

As saponinas (triterpenóides glicosilados) estão entre os mais numerosos e diversos grupos de produtos naturais vegetais, com enorme potencial em muitas indústrias1,2. Além das aplicações farmacêuticas como adjuvantes de vacinas3 e antiinflamatórios4, as saponinas também apresentam potencial na terapêutica contra artrite, obesidade, câncer e doença de Alzheimer5,6,7. Algumas saponinas também têm sido utilizadas como estabilizadores de espuma e emulsificantes em cosméticos e sabonetes8. Muitos compostos de saponina têm propriedades hemolíticas e, na natureza, as saponinas são geralmente consideradas como funcionando como compostos de defesa das plantas, embora poucos estudos tenham investigado o grau e o mecanismo da atividade antifúngica9,10,11,12,13,14,15,16. Isto é relevante para a compreensão do papel biológico das saponinas nas plantas e para a engenharia de leveduras como fábricas para a produção de saponinas. Embora a extração de saponinas de plantas seja sazonal e de rendimento limitado, a levedura pode ser facilmente projetada para expressar genes de plantas, e há infraestrutura estabelecida para cultura rápida de levedura em larga escala e extração de produtos. Em contraste com as bactérias, as leveduras possuem retículo endoplasmático (RE) que suporta a atividade das enzimas do citocromo P450 localizadas no RE que estão envolvidas na biossíntese de saponinas. A produção em levedura modificada também permite que estruturas de saponinas específicas sejam produzidas e extraídas com alta pureza, em contraste com as misturas de saponinas que são extraídas de plantas.

Escina (também denominada Aescin) é uma mistura de mais de 30 estruturas de saponina extraídas do fruto do castanheiro Aesculus hippocastanum L. Aproximadamente 60% da escina é β-escina (Fig. 1a), compreendendo uma espinha dorsal triterpenóide protoaescigenina, esterificada no posição C-22 com ácido acético, e na posição C-21 com ácido angélico ou tíglico17. A escina possui potentes propriedades anti-inflamatórias, sendo utilizada no tratamento de insuficiência venosa crônica, edema pós-operatório e hemorróidas4,18,19. A Escin também é promissora no tratamento da artrite20,21 e do câncer; a escina interfere nos ciclos das células tumorais, induz a apoptose das células cancerígenas, inibe a migração celular e aumenta o impacto dos medicamentos quimioterápicos22. Embora a castanha-da-índia forneça um fornecimento sazonal de uma mistura de saponinas, a levedura modificada poderia potencialmente permitir a fabricação em escala industrial durante todo o ano de componentes ativos específicos deste potente terapêutico, no entanto, a escina já demonstrou ter atividade antifúngica23,24.

(a) Estrutura da β-escina, que compreende aproximadamente 60% das saponinas na escina17. A estrutura da protoescigenina é esterificada em C-22 com ácido acético e em C-21 com ácido angélico ou tiglico (ácido tiglico mostrado). O ácido glucurônico (GlcA) é conjugado em C-3. Dois açúcares glicose (Glc) estão ligados ao ácido glucurônico, um dos quais pode ser substituído por xilose (Xil). (b) Atividade de enzimas envolvidas nas últimas etapas da biossíntese do ergosterol, a partir do precursor zimosterol. As reações estão representadas na Fig. S1. (c) Crescimento em culturas de microplacas indicadas por ΔA595 (0–24 h). Três réplicas biológicas ± desvio padrão (DP).