Учёные раскрыли «невозможную» химию лунного семени, переписав понимание эволюции растений

Канадское лунное семя способно добавлять атом хлора к молекуле — ранее считалось, что растения практически не способны на такое. Автор: Northeastern University

Новое открытие исследователей из Северо-Восточного университета (США) раскрыло ранее неизвестные аспекты эволюции растений, что может иметь серьёзные последствия для создания новых жизненно важных лекарств.

Учёные впервые проследили генетический и молекулярный путь, который позволил растению под названием канадское лунное семя (moonseed) выполнять химическую реакцию, ранее считавшуюся практически невозможной для растений — добавление атома хлора к молекуле.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Science Advances, открывают возможности для создания более эффективных методов разработки фармацевтических препаратов.

«Это молекулярный детектив, который длился миллионы лет», — говорит профессор химии Цзин-Ке Вэн, руководивший проектом.

Ключевым элементом исследования стал фермент дехлороакутумингалогеназа (DAH), который помогает растению производить акутумин — соединение, защищающее его от хищников и болезней.

«Это соединение обладает интересными лекарственными свойствами, — объясняет Вэн. — Оно избирательно уничтожает раковые клетки лейкемии, а также может влиять на GABA-рецепторы, что потенциально полезно при потере памяти».

Способность растений добавлять хлор к органическим молекулам крайне редка и ценна: хлор часто используется для усиления эффективности и стабильности лекарств.

Чтобы раскрыть эту эволюционную загадку, учёные впервые секвенировали весь геном лунного семени. Это позволило им проследить, как обычный фермент FLS (флавонолсинтаза) за сотни миллионов лет мутаций превратился в DAH.

«Это не был прямой переход — потребовалось множество промежуточных этапов, — говорит Вэн. — Мы смогли воссоздать около 1-2% активности галогеназы в лаборатории, что показывает, насколько узким был эволюционный путь».

Открытие может ускорить создание «дизайнерских ферментов» для фармацевтики, помогая решить проблему поиска нужных катализаторов для производства лекарств.

«Знания, полученные в этом исследовании, могут указать путь к созданию новых катализаторов для синтеза молекул», — заключает Вэн.

Подробнее: Colin Y. Kim et al, Tracing the stepwise Darwinian evolution of a plant halogenase, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adv6898

Источник: Northeastern University