生命科學(xué)

Life science

生活在開闊水域的魚類如何能在持續(xù)不斷的日曬下不被曬傷？它們會(huì)自行產(chǎn)生天然的防曬物質(zhì)——如今，人類或許距離使用這種物質(zhì)又近了一步。

研究人員在Cell Press細(xì)胞出版社旗下期刊Trends in Biotechnology上發(fā)表題為“Multidimensionally engineered Escherichia coli for efficient gadusol biosynthesis with high-throughput quantitative analysis”的報(bào)告稱，他們通過改造微生物“細(xì)胞工廠”，可持續(xù)地生產(chǎn)出具有紫外線防護(hù)作用的化合物——gadusol，該物質(zhì)最終可用作防曬成分和抗氧化添加劑。

gadusol存在于多種魚卵及其他海洋生物中，有助于抵御紫外線損傷。但它在自然界中十分稀缺，提取效率低下，且可能帶來環(huán)境成本，論文第一作者、中國江南大學(xué)的張萍（音譯）指出，“我們希望找到一種可規(guī)?；腋h(huán)保的方法來生產(chǎn)它?！?/p>

研究團(tuán)隊(duì)沒有從自然界中提取該分子，而是將微生物變成了微型化工廠。他們在實(shí)驗(yàn)室常用的大腸桿菌中重構(gòu)了斑馬魚合成gadusol的完整代謝通路，隨后對(duì)微生物的遺傳特性和培養(yǎng)條件進(jìn)行了調(diào)整。這些改造使gadusol的產(chǎn)量增長了近93倍，從每升45.2毫克增至約每升4.2克。在初步的紫外線防護(hù)測試中，這種實(shí)驗(yàn)室合成的化合物也展現(xiàn)出了良好的潛力。

“在實(shí)驗(yàn)室中達(dá)到這種生產(chǎn)水平是很有希望的，這表明，我們或許能夠通過微生物生產(chǎn)來滿足未來對(duì)天然防曬成分的需求。”張萍說。

這種化合物可能不僅能防曬。在實(shí)驗(yàn)中，gadusol表現(xiàn)出的抗氧化活性與維生素C相當(dāng)，這意味著它可能有助于中和因紫外線照射而產(chǎn)生的損傷細(xì)胞的自由基。

正是這種抗氧化特性催生了一個(gè)實(shí)用的捷徑：一種基于顏色的篩選測試。在該測試中，當(dāng)gadusol中和自由基時(shí)，原本紫色的化學(xué)信號(hào)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色。這種顏色變化使研究人員能夠快速識(shí)別出產(chǎn)量更高的細(xì)菌菌株。

“與傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法相比，這種方法更便捷、高效且經(jīng)濟(jì)。”論文通訊作者、江南大學(xué)的胥睿睿（音譯）表示。

這項(xiàng)研究開展的同時(shí)，人們對(duì)替代某些傳統(tǒng)防曬成分的興趣日益濃厚。這些傳統(tǒng)防曬成分可能刺激敏感皮膚、危害海洋生物或依賴石油化工原料。gadusol兼具紫外線防護(hù)和抗氧化活性，使其有望成為一種具有吸引力的防曬霜和護(hù)膚產(chǎn)品成分。

不過，gadusol目前還不會(huì)很快進(jìn)入我們的生活。該研究并未將gadusol與市售防曬霜進(jìn)行直接對(duì)比，也未評(píng)估其長期安全性或大規(guī)模生產(chǎn)工藝。此外，該化合物上市還需要獲得監(jiān)管部門的批準(zhǔn)。

盡管如此，胥睿睿認(rèn)為，這項(xiàng)研究為gadusol走向?qū)嶋H應(yīng)用提供了起點(diǎn)?；诂F(xiàn)有技術(shù)，他預(yù)計(jì)兩年內(nèi)將開始看到一些產(chǎn)品出現(xiàn)在市場上。

“對(duì)于具有應(yīng)用潛力的小分子，我們希望人們能夠不再局限于傳統(tǒng)的提取方法。”張萍表示，“微生物細(xì)胞工廠正成為一種更綠色、更可持續(xù)的方式，將實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用。”

相關(guān)論文信息

相關(guān)論文刊載于CellPress細(xì)胞出版社

▌?wù)撐臉?biāo)題：

Multidimensionally engineered Escherichia coli for efficient gadusol biosynthesis with high-throughput quantitative analysis

▌?wù)撐木W(wǎng)址：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167779926000983

▌DOI：

https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2026.03.013

原標(biāo)題：《向魚卵“借”防曬力：這種由大腸桿菌“代工”的海洋防曬分子來了 | Cell Press科學(xué)新聞》

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