Открытие генов раскрывает биосинтез лекарственного соединения в маке

Учёные из Йоркского университета и GlaxoSmithKline (GSK) Австралия обнаружили сложный кластер генов, ответственный за синтез лекарственного соединения носкапина.

Открытие, опубликованное в Science, показывает, что путь синтеза носкапина контролируется сложным кластером из десяти генов, кодирующих пять различных классов ферментов. Это самый сложный генный кластер, когда-либо найденный у растений. Открытие раскрыло ранее неизвестный биохимический путь синтеза носкапина и значительно ускорит селекцию сортов мака с высоким его содержанием.

Прорыв произошёл, когда учёные обнаружили, что у сортов мака, производящих носкапин, экспрессируется ряд генов, отсутствующих у сортов, его не производящих. Анализ наследования этих генов у сотен потомков от скрещиваний показал, что все они наследуются вместе, что указало на невероятно сложный генный кластер. Идентичность и расположение генов в кластере определили с помощью клонирования и секвенирования ДНК.

Профессор Ян Грэм, директор Центра новых сельскохозяйственных продуктов Йоркского университета, отметил: «Мы были поражены, обнаружив, что этот генный кластер кодирует почти весь биосинтетический путь носкапина. С этим открытием мы смогли описать путь и определить ряд этапов — то, что обычно занимает годы».

Носкапин десятилетиями используется как противокашлевое средство. В последнее время также сообщалось о его противораковой активности, и сейчас он находится на ранних стадиях клинических испытаний. Носкапин был одним из первых природных продуктов, химически охарактеризованных почти 200 лет назад, однако до сих пор путь его производства и вовлечённые гены не были идентифицированы.

Тим Боузер, глава R&D отдела опиатов GSK Австралия, сказал: «То, что гены сгруппированы в кластер, означает, что селекция растений становится быстрее и проще. GSK использует это открытие для разработки коммерческих сортов мака с высоким выходом носкапина, чтобы обеспечить надёжный путь поставок».

Традиционно коммерческое выращивание мака включало надрезание коробочек для сбора латекса, из которого экстрагировали лекарственные алкалоиды, включая носкапин. С 1960-х годов промышленные методы в основном перешли на крупномасштабный сбор и экстракцию, сфокусированные на других алкалоидах мака, таких как морфин и тебаин, для производства обезболивающих. Эта тенденция развивалась в ущерб носкапину, который до сих пор был доступен только с помощью традиционных методов.