Генетическое открытие открывает возможности биоинженерии для здоровья человека и растений

Неожиданное генетическое открытие в пшенице создало возможности для метаболической инженерии универсальных соединений, которые потенциально могут улучшить её питательные качества и устойчивость к болезням.

Исследователи группы Осборна в Центре Джона Иннеса изучали биосинтетические кластеры генов в пшенице — группы генов, расположенных рядом в геноме и работающих вместе для производства специфических молекул.

В исследовании, опубликованном в Nature Communications, они идентифицировали кластер генов, активируемый при патогенной инфекции, который, как выяснилось, производит соединение, названное тритицеином.

Эксперименты по определению структуры тритицеина неожиданно показали, что это соединение является изофлавоноидом, а не флавоноидом, как предполагала команда.

Изофлавоноиды — это класс фитоэстрогенных соединений, хорошо изученных благодаря их пользе для здоровья человека, включая профилактику сердечно-сосудистых заболеваний и некоторых видов рака. Они в основном содержатся в семействе бобовых, основным источником которых в рационе человека является соя.

Открытие альтернативного пути биосинтеза изофлавоноидов, на этот раз в пшенице, и расшифровка биосинтетического пути тритицеина в этом исследовании открывают захватывающие возможности для будущих исследований и прокладывают путь для усилий в области метаболической инженерии. Например, увеличение производства тритицеина в пшенице может помочь в разработке сортов с более высокой устойчивостью к болезням.

Другая возможность заключается в том, что гены, формирующие тритицеин пшеницы, могут быть экспрессированы в других растениях или микробах, из которых можно производить эту молекулу, и её антимикробные свойства могут быть дополнительно исследованы. И поскольку тритицеин является изофлавоноидом, существует вероятность, что он может иметь пользу для здоровья, как и другие представители этого класса, хотя для изучения этой перспективы требуется гораздо больше исследований.

Доктор Раджеш Чандра Мисра, научный сотрудник Центра Джона Иннеса и один из ведущих авторов, пояснил: «Мы ничего не знаем конкретно о потенциальной пользе тритицеина для здоровья, только о других изофлавоноидах. Кроме того, концентрации тритицеина (и других изофлавоноидов), которые мы обнаружили в зернах пшеницы, были очень низкими, поэтому пшеницу в настоящее время нельзя рассматривать как источник диетических изофлавоноидов».

Совместный ведущий автор доктор Гай Полтурак, ранее работавший в Центре Джона Иннеса, а ныне в Еврейском университете в Иерусалиме, отметил: «Это исследование — хороший пример того, как научные исследования иногда ведут учёных по непреднамеренным путям, в конечном итоге приводя к неожиданным открытиям. Основной целью этого исследования было изучение механизмов химической защиты пшеницы, но оно привело к интересным новым открытиям в биохимии растений, в данном случае — к открытию уникальной изофлавонсинтазы».