Растения используют бактериальный ген для производства алкалоидов, открывая новый путь к устойчивым лекарствам

Растения производят алкалоиды для самозащиты. Человечество давно использует эти вещества в качестве обезболивающих, лекарств от болезней и бытовых продуктов, таких как кофеин и никотин.

Изучая, как растения создают эти вещества, исследователи стремятся производить новые и улучшенные химические соединения для медицины быстрее, дешевле и с меньшим воздействием на окружающую среду.

Исследование в Йоркском университете было сосредоточено на растении Flueggea suffruticosa, которое производит особенно мощный алкалоид — секуринин. Изучая процесс его синтеза, учёные обнаружили, что он управляется геном, который больше похож на бактериальный, чем на растительный.

Эволюционная «уловка»

Исследование показало, что растения, по-видимому, использовали эволюционную «уловку»: они заимствовали химические инструменты, обычно встречающиеся у микробов, для собственной защиты. Это привело команду к выводу, что подобные полезные химические процессы, вероятно, используются и другими растениями.

Доктор Бенджамин Лихман из Департамента биологии Йоркского университета сказал: «Растения и бактерии — это совершенно разные формы жизни, поэтому было настоящим сюрпризом обнаружить, что производство этого важного растительного химического вещества управляется бактериоподобным геном. 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 веществами».

Природные химические вещества

Обнаружение этого нового процесса позволило команде найти похожие гены, скрытые в ДНК многих других растений. Это открытие даёт учёным новый способ поиска полезных природных химических веществ и новые инструменты для их создания.

Эти растительные гены можно использовать для производства ценных соединений в лаборатории, что снизит необходимость извлекать их из редких растений или синтезировать с помощью агрессивных промышленных химикатов.

Доктор Лихман добавил: «Алкалоиды могут быть токсичны, поэтому при использовании в медицине их необходимо строго контролировать и часто модифицировать. Понимание процесса их синтеза может помочь нам разработать новые методы производства в лаборатории или удаления, чтобы сделать некоторые растения менее токсичными. Теперь, когда мы знаем, как искать это химическое производство, и понимаем, что оно встречается в большем количестве растений, чем мы изначально думали, у нас появились новые пути для исследований в области производства и открытия безопасных лекарств».

Результаты, опубликованные в журнале New Phytologist, также могут помочь учёным больше узнать о том, как растения растут и выживают, что потенциально приведёт к созданию более выносливых сельскохозяйственных культур.

Исследователи отмечают, что эта работа подчёркивает, как много нам ещё предстоит узнать у природы, и как неожиданные открытия в фундаментальной ботанике могут иметь широкие преимущества для медицины, сельского хозяйства и окружающей среды.