普通食品细菌或可被改造为维生素工厂——这项发现可能革新营养与医学领域。
莱斯大学科学家近日揭示，名为乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）的细菌通过精密调控机制生产维生素K₂的关键前体物质。这种脂溶性维生素对骨骼健康、血管功能及凝血因子生成至关重要。
研究显示，这种益生菌会产生维持自身生长所需的足量前体，同时避免毒性物质积累。论文作者卡罗琳·阿焦-弗兰克林教授表示："维生素生成微生物有潜力革新营养与医学，但我们必须首先破解其内在调节机制。我们的工作表明乳酸乳球菌如何精细调控维生素K₂前体供应，使我们能够精准重编程。"
通过解析维生素K₂（甲基萘醌）前体的调控系统，研究团队发现了"基质供给"和"基因架构"设置的生产上限及其突破方法。研究人员采用生物传感、基因工程和数学建模三重方法，在不同细菌中构建了灵敏度达常规方法数千倍的定制生物传感器。
研究揭示了双重调控机制：当底物供给受限时，细胞会触发天然生产上限。值得注意的是，基因在DNA上的排列顺序也会影响前体产量，暗示存在尚未充分理解的进化调控机制。"通过同步调节基质供给、酶表达和基因顺序，我们可以突破自然生产阈值。"论文作者李思亮表示。
这种突破意味着可通过工程改造乳酸乳球菌或其他食品级菌种，在发酵工艺中提升维生素K₂产量。阿焦-弗兰克林教授解释道："这种益生菌促进肠道健康，存在于奶酪、酸奶等发酵食品中。我们已找到方法利用其天然酶系统提高维生素K₂产量，通过双重重叠调控机制的精准操控实现产量突破。"
当前维生素K₂主要通过化学合成或动植物提取生产，而微生物工程生产可提供更环保、经济的替代方案。研究团队特别指出，这种技术还可能拓展至维生素C和B₁₂的生产，并在太空探索等特殊场景中实现就地生产。
需要指出的是，维生素K缺乏可能导致异常出血、淤青甚至胃肠道出血。美国已将新生儿维生素K注射作为标准护理，因母乳中该维生素含量较低。素食者若未补充，也可能存在摄入不足风险。
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