Ученые-растениеводы нашли рецепт противоракового соединения в травах

 


Наталья Дударева, заслуженный профессор биохимии Сельскохозяйственного колледжа Пердью, стоит в своей лаборатории. Дударева возглавила группу исследователей, которые нанесли на карту биосинтетический путь противоракового соединения, содержащегося в орегано и тимьяне, открыв двери для потенциального использования в фармацевтике. фото: Сельскохозяйственные коммуникации Пердью фото/Том Кэмпбелл


Тимьян и орегано обладают противораковым соединением, которое подавляет развитие опухоли, но добавления большего количества в ваш томатный соус недостаточно, чтобы получить значительную пользу. Ключ к раскрытию мощи этих растений заключается в увеличении количества создаваемого соединения или в синтезе соединения для разработки лекарств.


Исследователи из Университета Пердью сделали первый шаг к использованию соединения в фармацевтике, составив карту его биосинтетического пути, своего рода молекулярный рецепт ингредиентов и необходимых шагов.


"Эти растения содержат важные соединения, но их количество очень мало, и извлечения будет недостаточно", - сказала Наталья Дударева, выдающийся профессор биохимии в Сельскохозяйственном колледже Пердью, которая руководила проектом. "Понимая, как образуются эти соединения, мы открываем путь к инженерным установкам с более высоким их содержанием или к синтезу соединений в микроорганизмах для медицинского использования.


"Сейчас удивительное время для науки о растениях. У нас есть инструменты, которые работают быстрее, дешевле и дают гораздо больше информации. Это все равно что заглянуть внутрь камеры; это почти невероятно".


Тимол, карвакрол и тимогидрохинон являются ароматическими соединениями тимьяна, душицы и других растений семейства Lamiaceae. Они также обладают антибактериальными, противовоспалительными, антиоксидантными и другими свойствами, полезными для здоровья человека. Было показано, что тимогидрохинон обладает противораковыми свойствами и представляет особый интерес, сказала Дударева, которая также является директором Центра биологии растений Пердью.


В сотрудничестве с учеными из Университета Мартина Лютера Галле-Виттенберг в Германии и Университета штата Мичиган команда раскрыла весь путь биосинтеза тимогидрохинона, включая образование его предшественников тимола и карвакрола, а также короткоживущих промежуточных соединений на этом пути.


По ее словам, полученные результаты меняют прежние представления об образовании этого класса соединений, называемых фенольными или ароматическими монотерпенами, для которых в других растениях было обнаружено лишь несколько путей биосинтеза. Эта работа подробно описана в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.



Пан Ляо, аспирант-исследователь в Пердью, работает в лаборатории Дударевой. Ляо был первым автором статьи, описывающей биосинтез тимола, карвакрола и тимогидрохинона; молекулярные соединения с лечебными свойствами, обнаруженные в некоторых травах. Фото: Университет Пердью/Том Кэмпбелл


"Эти результаты обеспечивают новые цели для разработки высокоценных соединений в растениях и других организмах",-сказал Пан Ляо, соавтор статьи и научный сотрудник в лаборатории Дударевой. "Многие растения не только обладают целебными свойствами, но и содержащиеся в них соединения используются в качестве пищевых добавок, а также для парфюмерии, косметики и других продуктов".


Теперь, когда этот путь известен, ученые-растениеводы могли бы разработать сорта, которые производят гораздо больше полезных соединений, или они могли бы быть включены в микроорганизмы, такие как дрожжи, для производства. Последний метод включает процесс ферментации для получения ценных соединений, как это верно для многих продуктов на растительной основе, сказал он.


Процесс ферментации настолько важен для производства продуктов питания и напитков, фармацевтики и биотоплива, что Пердью теперь предлагает специализацию по науке о ферментации.


Используя секвенирование РНК и корреляционный анализ, команда проверила более 80 000 генов из образцов растительной ткани и определила гены, необходимые для производства тимогидрохинона. Основываясь на том, что было известно о структуре соединения, а также с помощью профилирования метаболитов и биохимического тестирования, команда определила путь биосинтеза.


"Промежуточное звено, образовавшееся на пути, оказалось не таким, как было предсказано", - сказал Ляо. "Мы обнаружили, что ароматическая основа как тимола, так и карвакрола образуется из γ-терпинена монооксигеназой Р450 в сочетании с дегидрогеназой через два нестабильных промежуточных звена, но не р-цимен, как было предложено".


По словам Дударевой, в настоящее время обнаруживается больше путей из-за возможности использовать секвенирование РНК для выполнения высокопроизводительного анализа экспрессии генов.


Результаты этого исследования также будут полезны для биохимических и растениеводческих исследований других видов растений, сказала она.


"Мы, как ученые, всегда сравниваем пути в разных системах и растениях", - сказала Дударева. "Мы всегда стремимся к новым возможностям. Чем больше мы узнаем, тем больше мы способны распознавать сходства и различия, которые могут стать ключом к следующему прорыву".

Источник.











Обсудить:

0 comments:

Всегда рады услышать ваше мнение!