Ученые раскрыли секрет создания растениями противоракового соединения митрафиллина

Ученые обнаружили дуэт ферментов, который позволяет растениям создавать митрафиллин — соединение с сильным противораковым потенциалом. Credit: Shutterstock

Ученые из Университета Британской Колумбии в Оканагане раскрыли механизм, с помощью которого растения производят митрафиллин — редкое природное вещество с потенциальными противораковыми свойствами.

Митрафиллин относится к небольшому семейству молекул растительного происхождения, известных как спирооксиндольные алкалоиды. Эти соединения обладают уникальными «скрученными» кольцевыми химическими структурами и известны своими сильными биологическими эффектами, включая противоопухолевую и противовоспалительную активность.

До недавнего времени исследователи не понимали точного молекулярного процесса, который растения используют для формирования спирооксиндолов. Это изменилось в 2023 году, когда доктор Тху-Туи Данг и ее команда из Факультета науки Ирвинга К. Барбера идентифицировали первый растительный фермент, способный «скручивать» молекулу в характерную спиро-форму.

Основываясь на этом достижении, аспирант Туан-Ань Нгуен возглавил следующий этап исследований и обнаружил два фермента, которые работают вместе: один определяет трехмерную конфигурацию молекулы, а другой завершает окончательное скручивание, формирующее митрафиллин.

«Это похоже на поиск недостающих звеньев в сборочной линии, — говорит доктор Данг, главный научный руководитель по биотехнологии природных продуктов в UBC Oканаган. — Это отвечает на давний вопрос о том, как природа строит эти сложные молекулы, и дает нам новый способ воспроизвести этот процесс».

Поскольку природные соединения часто существуют лишь в крошечных количествах, их может быть трудно и дорого производить в лаборатории. Митрафиллин является одним из таких соединений, обнаруживаемых в следовых количествах в тропических деревьях, таких как Mitragyna (кратом) и Uncaria (кошачий коготь), оба из семейства мареновых.

Определив ферменты, ответственные за сборку и формирование митрафиллина, исследователи заложили основу для более эффективного и устойчивого производства этого и родственных соединений.

«С этим открытием у нас есть подход «зеленой химии» к получению соединений, обладающих огромной фармацевтической ценностью, — говорит Нгуен. — Это результат исследовательской среды UBC Oканаган, где студенты и преподаватели тесно сотрудничают для решения проблем глобального масштаба».

«Быть частью команды, раскрывшей ферменты, стоящие за спирооксиндольными соединениями, было потрясающе, — добавляет Нгуен. — Наставничество и поддержка UBC Oканаган сделали это возможным, и я с нетерпением жду возможности продолжать расти как исследователь здесь, в Канаде».

Проект стал результатом сотрудничества между лабораторией доктора Данг в UBC Oканаган и командой доктора Сатьи Надакудути из Университета Флориды.

Работа поддерживалась программой международного сотрудничества Альянса Естественных наук и инженерных исследований Канады, Фондом инноваций Канады и программой стипендий Майкла Смита в области исследований здоровья BC. Поддержка также поступила от Национального института продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США.

«Мы гордимся этим открытием, сделанным в UBC Oканаган. Растения — фантастические природные химики, — говорит она. — Наши следующие шаги будут сосредоточены на адаптации их молекулярных инструментов для создания более широкого спектра терапевтических соединений».

ИИ: Это открытие представляет значительный прорыв в области биотехнологии и фармацевтики. Возможность воспроизводить ценные природные соединения, такие как митрафиллин, более эффективным и экологичным способом, открывает новые горизонты для разработки противораковых препаратов. Особенно впечатляет, как фундаментальные исследования растительных ферментов могут привести к практическим применениям с глобальным влиянием в медицине.