Неожиданное открытие в растениях может изменить производство лекарств

Растения, возможно, тайно заимствуют бактериальные «инструменты» для производства мощных химических веществ, и это открытие способно трансформировать процесс поиска новых лекарств.

Растения естественным образом производят химические вещества, называемые алкалоидами, для защиты от угроз, таких как насекомые и болезни. Люди поколениями полагались на эти же соединения, используя их для обезболивания, медицинского лечения и в повседневных продуктах, включая кофеин и никотин.

Учёные стремятся лучше понять, как растения создают алкалоиды, чтобы разрабатывать лекарства быстрее, дешевле и с меньшим вредом для окружающей среды.

Исследователи из Йоркского университета сосредоточились на растении Flueggea suffruticosa, которое производит сильный алкалоид секуринин. Изучая, как синтезируется это соединение, команда обнаружила удивительную деталь. Ключевой ген, ответственный за производство секуринина, похож на гены, обычно встречающиеся у бактерий, а не у растений.

Это открытие предполагает, что растения могли использовать необычную эволюционную стратегию. Вместо того чтобы полагаться только на традиционную растительную химию, они, по-видимому, повторно используют молекулярные «инструменты», характерные для микробов, для создания защитных химических веществ. Исследователи полагают, что такой подход может быть более распространён в царстве растений, чем считалось ранее.

Доктор Бенджамин Лихман из биологического факультета Йоркского университета объяснил, почему открытие так выделяется:

«Растения и бактерии — это совершенно разные формы жизни, поэтому было настоящим сюрпризом обнаружить, что производство этого важного растительного химического вещества управляется геном, похожим на бактериальный. Мы считаем, что это означает, что растения «перерабатывают» биологические инструменты, более характерные для микробов, когда они могут быть им полезны. Ещё интереснее то, что этот ген производит секуринин совершенно иным способом по сравнению с другими известными растительными химическими веществами».

Как только исследователи распознали этот новый химический путь, они начали находить похожие гены, скрытые в ДНК многих других растений. Это дало учёным мощный новый метод для идентификации полезных природных соединений и понимания того, как они производятся.

Эти растительные гены в конечном итоге могут быть использованы для производства ценных химических веществ в лабораторных условиях. Это позволит сократить необходимость сбора редких растений или полагаться на экологически вредные промышленные процессы.

Доктор Лихман отметил, что с алкалоидами часто нужно обращаться осторожно:

«Алкалоиды могут быть токсичными, поэтому при использовании их в лекарствах необходим строгий контроль, и их часто модифицируют. Понимание процесса производства алкалоидов может помочь нам разработать новые методы их синтеза в лаборатории или удаления, чтобы сделать некоторые растения менее токсичными. Теперь, когда мы знаем, как искать этот путь химического производства, и понимаем, что можем найти его у большего числа растений, чем изначально думали, у нас появились новые возможности для производства и открытия безопасных лекарств».

Результаты, опубликованные в журнале New Phytologist, также могут углубить понимание учёными того, как растения растут и выживают. Эти знания в конечном итоге могут помочь в создании более сильных и устойчивых сельскохозяйственных культур. Исследователи говорят, что их работа подчёркивает, как много ещё предстоит узнать у природы. Неожиданные открытия в фундаментальной ботанике могут привести к серьёзным прорывам в медицине, сельском хозяйстве и экологической устойчивости.