Výzkumníci z Univerzity Britské Kolumbie (UBC) v Okanaganu v Kanadě právě oznámili objev rostlinného mechanismu, který vytváří mitrafylin, vzácnou přírodní sloučeninu se silnými protirakovinnými a protizánětlivými vlastnostmi.
Práce je výsledkem spolupráce týmu Dr. Thu-Thuy Danga z UBC Okanagan a týmu Dr. Satyi Nadakudutiho z University of Florida (USA) s podporou Kanadské rady pro výzkum v oblasti přírodních věd a inženýrství (NSERC), Kanadské nadace pro inovace (CFI), programu BC Michael Smith Health Scholars Program a Národního institutu pro potraviny a zemědělství (USDA NIFA) Ministerstva zemědělství USA.
Hledání „chybějícího článku“ v přírodním řetězci léčivých látek
Mitrafylin patří do skupiny spirooxindolových alkaloidů, což je skupina molekul se zvláštní „zkroucenou“ strukturou a silnými biologickými účinky. Přestože je proces vzniku tohoto typu sloučeniny v přírodě známý již dlouhou dobu, zůstával záhadou, dokud skupina Dr. Thu-Thuy Danga, vedoucího výzkumné skupiny pro biotechnologii přírodních produktů na UBC Okanagan, v roce 2023 neidentifikovala první enzym schopný „zkroucení“ molekul a vytvoření spiro struktury.
Na základě tohoto výsledku vedl doktorand Tuan Anh Nguyen další fázi a objevil dva klíčové enzymy, které spolupracují při syntéze mitrafylinu. Jeden enzym určuje trojrozměrnou strukturu, druhý enzym dokončuje poslední krok kroucení a vytváří tak kompletní molekulu.
„Tento objev je jako nalezení chybějícího článku na montážní lince. Pomáhá vysvětlit, jak příroda vytváří tyto složité molekuly, a otevírá cestu k napodobení tohoto procesu v laboratoři,“ sdělil Dr. Dang.
Mitrafylin se vyskytuje pouze ve stopovém množství v některých tropických rostlinách z čeledi kávovitých, jako je Mitragyna (kratom) a Uncaria (kočičí dráp), což dříve ztěžovalo a zdražovalo extrakci nebo syntézu ve velkém měřítku. Identifikace dvou klíčových enzymů vydláždila cestu k efektivnější a ekologicky šetrnější produkci této přírodní sloučeniny.
Podle doktoranda Tuan-Anha Nguyena je to důležitý krok směrem k zelené chemii, která pomáhá vytvářet cenné farmaceutické sloučeniny s využitím biologických metod namísto těžké chemie. Tento úspěch také odráží otevřené a kolaborativní výzkumné prostředí mezi studenty a fakultou na UBC Okanagan s cílem řešit globální problémy.
Dr. Dang vyjádřila hrdost na tento objev, který je důkazem toho, že rostliny jsou geniálními chemiky přírody, a uvedla, že dalším krokem pro ni a její výzkumný tým je najít způsoby, jak tyto enzymy využít k vytvoření hodnotnějších terapeutických sloučenin.
Cesta za dešifrováním přírodní „biologické továrny“
Dr. Thu-Thuy Dang – Dang Thi Thu Thuy je bývalý student biotechnologie na Univerzitě přírodních věd (Univerzita přírodních věd, Vietnamská národní univerzita, Ho Či Minovo Město).
Vystudovala magisterský program a poté obhájila doktorát v molekulární biologii/biochemii na Univerzitě v Calgary (Alberta, Kanada) a absolvovala postdoktorandský výzkumný program v biochemii v John Innes Centre (Spojené království).
Když vzpomínala na příležitost věnovat se výzkumné kariéře, uvedla, že od dětství byla obeznámena s kulturou používání bylin v lidovém léčitelství a s technikou tkáňových kultur léčivých rostlin se seznámila ještě během studia. Zlom však nastal až na vysoké škole, když náhodou narazila na laboratoř vedle, která zkoumala biosyntézu přírodních sloučenin v rostlinách.
Tehdy si uvědomila, že kromě základních znalostí fyziologie rostlin, které se naučila, existuje také nový obor, kde lidé studují, jak rostliny vytvářejí cenné sloučeniny.
Od té doby se rozhodla věnovat výzkumu s cílem najít nové geny a enzymy zapojené do biosyntézy alkaloidů, skupiny sloučenin se silnou biologickou aktivitou a potenciálem pro farmaceutické aplikace.
Dr. Thuy se již mnoho let zaměřuje na dešifrování biosyntetických drah alkaloidů v rostlinách a využívá molekulární biologii, analýzu RNA-seq, genomická data a struktury enzymů k pochopení toho, jak léčivé rostliny produkují cenné sloučeniny. Je také spoluautorkou několika patentů týkajících se výroby protirakovinných sloučenin z rostlin.
„Vždycky jsem se divila, proč rostliny dokážou jen s vodou, světlem a vzduchem vytvářet sloučeniny, které dokáží léčit složitá onemocnění, jako je rakovina?“ sdílela. Podle ní, pokud je každá molekula dům, pak jsou enzymy v rostlinách jeho zkušenými staviteli. Úkolem výzkumníka je pochopit, co každý z těchto „stavitelů“ dělá a v jakém pořadí, aby mohl simulovat nebo vylepšit proces, který příroda vytvořila.
Tyto znalosti jsou pro ni a její kolegy základem pro znovuvytvoření procesu tvorby přírodních aktivních složek v laboratoři, což pomáhá omezit využívání vzácných léčivých rostlin, omezit používání toxických chemikálií a zároveň otevírá cestu k vytváření podobných sloučenin se silnější aktivitou.
Na Univerzitě Britské Kolumbie (UBC) v Okanaganu založila Laboratoř pro výzkum rostlinných bioaktivních sloučenin (PlantBioCoRe), která kombinuje biochemii, chemii, bioinformatiku a molekulární genetiku s cílem porozumět mechanismům produkujícím bioaktivní sloučeniny v bylinkách.
Její tým dosáhl mnoha působivých výsledků, včetně nových poznatků o metabolické dráze protirakovinných látek z Camptotheca acuminata. Tento objev pomáhá vytvářet šetrná léčiva, která se snadněji aplikují klinicky, publikují se v mezinárodních časopisech a registrují se k patentům.
Díky možnosti vyměňovat si akademické znalosti s domácími výzkumníky, například z Hanojské farmaceutické univerzity, Univerzity přírodních věd, VNU-HCM nebo Vědeckého institutu Tay Nguyen, si uvědomila, že ve Vietnamu existuje mnoho cenných výzkumných projektů zaměřených na léčivé rostliny.
„Doufám, že mohu alespoň malou částí přispět k obohacení znalostí a využití rostlinných zdrojů mé vlasti,“ sdělila.
Zdroj: https://khoahocdoisong.vn/nha-khoa-hoc-goc-viet-giai-ma-bi-an-cach-cay-co-tao-hop-chat-chong-ung-thu-post2149060401.html
Komentář (0)