Screening und Immobilisierung von Bakterienstämmen zur Herstellung von Forsythia suspensa aus Forsythia suspensa-Glykosiden in der menschlichen Darmmikrobiota
Forsythia suspensa ist hauptsächlich in traditionellen chinesischen Arzneimitteln wie Forsythia suspensa, Osmanthus fragrans, Chrysanthemum morifolium und Granatapfelsamen enthalten. In den letzten Jahren wurde festgestellt, dass Forsythialipin eine Reihe von pharmakologischen Wirkungen hat, wie z. B. entzündungshemmende Wirkung, Hemmung der Proliferation menschlicher Lungenkrebszelllinien, Hemmung der Proliferation und Migration von Bauchspeicheldrüsenkrebszellen und Regulierung des systolischen und diastolischen Blutdrucks bei spontan hypertensiven Ratten. Forsythia suspensa ist ein Glykosid, das aus der Deglykosylierung von Forsythia suspensa gewonnen wird (siehe Abbildung 1). Quan, Mao et al. fanden heraus, dass Forsythia suspensa eine bessere entzündungshemmende und krebshemmende Wirkung hat als Forsythia suspensa. Darüber hinaus stellten Ye et al. fest, dass Forsythia suspensa eine höhere Bioverfügbarkeit als Forsythia suspensa aufweist. Derzeit gibt es zwei Hauptmethoden zur Herstellung von Forsythia suspensa: direkte Extraktion aus der Pflanze und Umwandlung durch Forsythia suspensa-Glykoside. Wang et al. stellten Forsythia suspensa-Extrakt durch Fermentierung von Forsythia suspensa-Blättern her. Mei et al. untersuchten einen Schimmelpilzstamm aus dem Boden, der Forsythin umwandeln kann, um Forsythin zu produzieren, und stellten Forsythin auch durch Verwendung von Cellulase oder saurer Hydrolyse von Forsythin her. Die oben genannten Methoden haben jedoch alle einige Nachteile, wie z. B. die Zugabe von Enzymen, die leicht eine Emulgierung verursachen, was die Trennung und Aufbereitung der Produkte erschwert; Säure und Schimmel können die Instabilität von Forsythia suspensa verursachen und Nebenprodukte erzeugen. Aus den oben genannten Gründen gibt es derzeit keine einfache, praktikable, vollständige und zuverlässige Umwandlungsmethode, die weiter verbessert werden muss.

Es gibt Berichte, dass die gemeinsame Inkubation von Forsythia suspensa Glykosid mit menschlichen Darmbakterien Forsythia suspensa verstoffwechseln und produzieren kann. Außerdem kann Forsythia suspensa weiter in kleine Moleküle umgewandelt werden. Daher zielt diese Studie darauf ab, Bakterien aus der menschlichen Darmmikrobiota zu screenen, die Forsythia suspensa Glykoside effizient in Forsythia suspensa Lipide umwandeln können, um die Unzulänglichkeiten bestehender Methoden auszugleichen und die Grundlage für die weitere Entwicklung und Nutzung von Forsythia suspensa Lipiden zu legen.

Erstens haben wir in der Screening-Studie aufgrund der antibakteriellen Wirkung von Forsythia suspensa glycoside sowohl dem für das erste Screening verwendeten flüssigen Kulturmedium als auch dem für das zweite Screening verwendeten Plattenkulturmedium eine bestimmte Menge Forsythia suspensa glycoside zugesetzt. Dadurch kann das Wachstum von Stämmen gehemmt werden, die Forsythia suspensa glycoside nicht vertragen, was den Umfang des Screenings bis zu einem gewissen Grad einschränkt. Zweitens haben frühere Studien gezeigt, dass Forsythia suspensa Glykoside, wenn sie von Darmbakterien in Forsythia suspensa Lipide umgewandelt werden, weiter verstoffwechselt werden und Nebenprodukte erzeugen. Der in dieser Studie untersuchte Einzelstamm kann die Stabilität des Produkts innerhalb von 20 Stunden nach der Umwandlung von Forsythia suspensa glycoside in Forsythia suspensa glycoside aufrechterhalten, ohne dass ein weiterer Metabolismus oder die Bildung von Nebenprodukten stattfindet. Mit dieser Methode wird der Nachteil des fortgesetzten Metabolismus von Forsythia suspensa in bestehenden mikrobiellen Transformationsmethoden überwunden, und es werden keine überschüssigen funktionellen Gruppen eingeführt. Escherichia coli wiederum ist ein Gram-negatives fakultativ anaerobes Bakterium, das aufgrund seiner hervorragenden Wachstumsaktivität und seiner Fähigkeit, kostengünstige Kohlenstoffquellen effektiv zu nutzen, gentechnisch verändert wurde. Die fakultativ anaeroben Eigenschaften sind für die Fermentationstechnik von großer Bedeutung, und die in dieser Studie untersuchte Escherichia coli besitzt beide Eigenschaften. Schließlich nutzten wir auch die Methode der Immobilisierung von Mikroorganismen, um den Stamm SXUXJ-1 zu immobilisieren, und optimierten den Produktionsprozess, um schließlich eine äußerst praktische Bakterienkugel herzustellen. Unter optimalen Umwandlungsbedingungen kann Forsythia suspensa Glykosid in etwa 25 Stunden vollständig umgewandelt werden. Die immobilisierte Bakterienkugel-Transformationsmethode ist eine einfache, effiziente und umweltfreundliche Methode, und das transformierte Produkt Forsythia suspensa lässt sich leicht extrahieren und abtrennen, so dass es eine sehr gute Anwendungsperspektive hat.