Oamenii de știință de la Centrul John Innes au descoperit o „întorsătură” cheie într-un puzzle de plante asemănător unui cub Rubik, care ar putea deschide calea către produse farmaceutice noi sau mai eficiente.

bază

Mai mulți membri și derivați ai unui grup de compuși vegetali naturali numiți heteroohimbine sunt sau au potențialul de a fi, importanți în medicină. Unul numit ajmalicină, de exemplu, este utilizat ca tratament pentru hipertensiunea arterială, iar alstonina oxidată arată promițătoare ca un medicament anti-psihotic. Îmbinarea puzzle-ului despre modul în care acești compuși sunt produși în plante ar putea avea un potențial enorm pentru dezvoltarea unor terapii noi și îmbunătățite.

Dar puzzle-ul heteroohimbină nu este un simplu puzzle în care imaginea devine mai clară cu fiecare piesă nouă descoperită; seamănă mai degrabă cu un cub Rubik. O nouă cercetare, publicată în Nature Communications de cercetătorii care lucrează în laboratorul profesorului Sarah O'Connor de la Centrul John Innes, dezvăluie o „răsucire” crucială a puzzle-ului care ar putea face restul mai ușor de rezolvat.

Dr. Evangelos Tatsis, cercetător postdoctoral la Centrul John Innes, și primul autor al lucrării împreună cu doctorandul Anna Stavrinides, a spus: „Grupul mic de heteroohimbine sunt toți stereoizomeri unul față de celălalt, adică toți au același lucru formula moleculară, dar diferă prin modul în care sunt aranjați atomii lor - la fel ca cubul lui Rubik are același număr de pătrate colorate, dar modul în care răsuciți cubul dă modele diferite. Diferenți stereoizomeri au activități biologice diferite, așa că am încercat să înțelegem cum apar aceste diferite conformații și de ce. "

În lucrările anterioare, echipa de cercetare a arătat că o enzimă numită THAS este implicată în administrarea unei molecule precursoare numită strictozidină agliconă (SA) și transformarea acesteia în molecula de heteroohimbină tetrahidroalstonină. Cu toate acestea, nu se știa cum sau de ce s-au format diferiții stereoizomeri.

Ca punct de plecare, grupul a explorat transcriptomul plantei cu flori Catharanthus roseus (periwinkle din Madagascar), o sursă cunoscută de tetrahidroalstonină, și a găsit 14 enzime candidate cu secvențe foarte similare cu THAS. Oamenii de știință au exprimat apoi fiecare dintre aceste enzime într-o colonie bacteriană diferită „hrănită” cu SA și le-au comparat pentru a vedea ce heteroohimbine au fost produse.

Compușii heteroohimbină au fost produși în patru din cele 14 experimente. În trei dintre acestea, producția de heteraohimbine tetrahidroalstonină și mayumbină a fost foarte similară: un raport de 85:15. A patra enzimă, numită HYS, a dat un profil de producție complet diferit de ajmalicină, tetrahidroalstonină și mayumbină într-un raport de 55:27:15.

Dr. Tatsis a spus: „Fiecare dintre cele patru enzime candidate a avut structuri foarte asemănătoare și fiecăruia i s-a dat același substrat pentru a începe. Dar, una dintre ele a produs heteroohimbine diferite în cantități diferite - de ce? Rezolvând structurile cristaline ale acestor patru. enzime, am determinat ce era diferit la HYS și am constatat că o buclă specială de secvență de aminoacizi este importantă în producerea acestor stereoizomeri diferiți. "

Conversia SA în diferite hetoioohimbine pare a fi un „punct de ramificare” critic - după aceasta, „schelele” derivate pot fi modificate în continuare de alte enzime pentru a produce o întreagă suită de produse alcaloide cu proprietăți potențial utile și valoroase.

Descoperirea HYS, împreună cu sistemele dezvoltate recent la Centrul John Innes pentru a produce compuși vegetali în cantități mari, înseamnă că am putea fi capabili nu numai să rezolvăm acest puzzle asemănător cu cubul lui Rubik, ci poate să inginăm compuși îmbunătățiți sau complet noi pentru utilizare în medicament.