Прорыв биотехнологий позволяет обеспечить устойчивое использование омега-3 без чрезмерного вылова

Вы когда-нибудь задумывались о экологической стоимости этой маленькой капсулы Омега-3 на вашем обеденном столе?За преимуществами для здоровья скрывается растущий морской кризис. Перерыв и загрязнение угрожают традиционным источникам этих незаменимых жирных кислот.Сейчас ученые проводят первые исследования устойчивого производства с помощью биотехнологий.

Омега-3 жирные кислоты, особенно EPA (эикосапентаеновая кислота) и DHA (докозагексаеновая кислота), славятся своими сердечно-сосудистыми, неврологическими и иммунологическими преимуществами.У людей ограниченная способность синтезировать эти соединенияВ то время как глубоководные рыбы были традиционным резервуаром, эта зависимость подталкивает морские экосистемы к краю.

Молекулярная структура этих длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот обеспечивает уникальную биологическую активность.влияющие на структуру липидных плотовЭти механизмы обладают широкими преимуществами для здоровья:

• Нейропсихиатрическое здоровье:Модуляция клеточных оболочек шишковой железы для воздействия на производство мелатонина улучшает качество сна, демонстрируя потенциал для борьбы с беспокойством и депрессией.
• Преимущества для опорно-двигательного аппарата:Противодействие атрофии мышц, ускорение нейромускулярной адаптации и усиление минерализации костей для профилактики остеопороза.
• Защита глаз:Доказана эффективность в лечении синдрома сухого глаза и помощи в борьбе с близорукостью.
• Онкологическое применение:Снижает риск развития колоректального и рака молочной железы, облегчает осложнения, связанные с раком, такие как кахексия и боль, благодаря взаимодействию с рецепторами, связанными с белком G.
• Антивоспалительные эффекты:Модифицируя распределение фосфо-жирных кислот и расположение липидных плотов, эти соединения ингибируют провоспалительные факторы транскрипции, одновременно активируя противовоспалительные медиаторы.Эпидемиологические исследования показывают более низкие показатели инфаркта миокарда среди гренландских инуитов и японцев с высоким потреблением Омега-3.

Ограничение метаболизма человека – отсутствие ферментов Δ-12-дезатуразы для преобразования пальмитовой и олеиновой кислот в линолевую и α-линоленовую кислоты,в сочетании с неэффективным синтезом EPA/DHA из α-линоленовой кислоты, делает пищевую добавку жизненно важнойАмериканская ассоциация сердца рекомендует ежедневное потребление 4 г EPA/DHA.

Рыбы накапливают эти жирные кислоты, потребляя морские микроводоросли.и загрязнение океанов угрожают как экологическому балансу, так и консистенции продукта.

Чтобы обойти эти ограничения, исследователи разрабатывают платформы производства микробов с использованием водорослей и дрожжей с помощью технологии ферментации:

• Ферментация микроводорослей:Martek Biosciences является пионером в производстве DHA из водорослей для детской смеси, хотя высокоурожайные EPA или комбинированные штаммы EPA / DHA остаются неуловимыми.
• Платформы для дрожжей:Метаболическая инженерия DuPontYarrowia lipolyticaпозволяет производить EPA из сельскохозяйственных сахаров, хотя и с не оптимальными показателями преобразования.
• Инженерное оборудование:Трансгенные масличные культуры, такие как канола, обещают синтез Омега-3 на основе семян, хотя длительные периоды выращивания представляют собой логистические ограничения.

Увеличение производства микробов Омега-3 требует сложного манипулирования путями:

• Увеличение поставок прекурсоров ацетил-КоА посредством ферментативной переэкспрессии
• Оптимизация кинетики ферментов синтеза жирных кислот и десатуразы
• Устранение метаболических узких мест посредством нокаута генов
• Регулирование транскрипционных контроллеров липидного биосинтеза
• Проектирование синтетических метаболических путей, обходя природные ограничения

Новые инновации направлены на устранение существующих ограничений:

• Редактирование генома на основе CRISPR для точной оптимизации штамма
• Интеграция мультимомики для комплексного метаболического отображения
• Системы непрерывной ферментации, повышающие производительность
• Модели биоперерабатывающих установок, сопроизводящие множество высокоценных соединений
• Альтернативные сырьевые материалы, включая потоки сельскохозяйственных отходов

По мере развития биотехнологических решений они обещают облегчить давление на морские экосистемы, обеспечивая при этом надежный доступ к этим жизненно важным питательным веществам.Конвергенция синтетической биологии и промышленной ферментации может вскоре пересмотреть глобальные модели производства Омега-3.