Forsker med vietnamesisk opprinnelse avslører mysteriet om hvordan planter lager krefthemmende forbindelser

Vietnamesiske forskere i Canada og internasjonale kolleger har oppdaget det hemmelige enzymet som hjelper planter med å lage mitrafyllin, en sjelden forbindelse med krefthemmende egenskaper.

Forskere ved University of British Columbia (UBC) Okanagan i Canada har nettopp annonsert oppdagelsen av plantemekanismen som skaper mitrafyllin, en sjelden naturlig forbindelse med kraftige krefthemmende og betennelsesdempende egenskaper.

Arbeidet er et resultat av et samarbeid mellom Dr. Thu – Thuy Dangs team ved UBC Okanagan og Dr. Satya Nadakudutis team ved University of Florida (USA), med støtte fra Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC), Canada Foundation for Innovation (CFI), BC Michael Smith Health Scholars Program og det amerikanske landbruksdepartementets National Institute of Food and Agriculture (USDA NIFA).

Doktorgradsstudent Tuan-Anh Nguyen (venstre) og doktorgradsstudent Thu-Thuy Dang undersøker planteprøver i laboratoriet. Foto: UBC Okanagan

Å finne den «manglende lenken» i naturens kjede av helbredende forbindelser

Mitrafyllin tilhører spirooksindolalkaloidgruppen, en gruppe molekyler med en spesiell «vridd» struktur og sterke biologiske effekter. Selv om prosessen med å danne denne typen forbindelse i naturen var kjent lenge, forble den et mysterium inntil gruppen til Dr. Thu-Thuy Dang, leder for forskningsgruppen for naturproduktbioteknologi ved UBC Okanagan, identifiserte det første enzymet som var i stand til å «vri» molekyler for å lage en spirostruktur i 2023.

Etter dette resultatet ledet doktorgradsstudent Tuan Anh Nguyen den neste fasen og oppdaget to viktige enzymer som samarbeider i syntesen av mitrafyllin. Det ene enzymet bestemmer den tredimensjonale strukturen, mens det andre enzymet fullfører det siste vridningstrinnet for å lage det komplette molekylet.

«Denne oppdagelsen er som å finne det manglende leddet i et samlebånd. Den bidrar til å forklare hvordan naturen skaper disse komplekse molekylene, og åpner for å etterligne den prosessen i laboratoriet», delte Dr. Dang.

Mitrafyllin forekommer naturlig i svært små mengder i visse tropiske planter i kaffefamilien, som Mitragyna (kratom) og Uncaria (katteklo). (Kilde: Shutterstock).

Mitrafyllin finnes bare i spormengder i visse tropiske planter i kaffefamilien, som Mitragyna (kratom) og Uncaria (katteklo), noe som gjør utvinning eller storskala syntese tidligere ekstremt vanskelig og dyrt. Identifiseringen av to viktige enzymer har banet vei for mer effektiv og miljøvennlig produksjon av den naturlige forbindelsen.

Ifølge doktorgradsstudent Tuan-Anh Nguyen er dette et viktig skritt mot grønn kjemi, som bidrar til å skape verdifulle farmasøytiske forbindelser ved hjelp av biologiske metoder i stedet for tungkjemi. Denne suksessen gjenspeiler også det åpne, samarbeidende forskningsmiljøet mellom studenter og fakultet ved UBC Okanagan for å løse globale problemer.

Dr. Dang uttrykte stolthet over denne oppdagelsen, et bevis på at planter er naturens geniale kjemikere, og sa at neste steg er at hun og forskerteamet hennes finner måter å bruke disse enzymene på for å skape mer verdifulle terapeutiske forbindelser.

Reisen for å avkode naturens «biologiske fabrikk»

Dr. Thu-Thuy Dang – Dang Thi Thu Thuy, er en tidligere student i bioteknologi ved Universitetet for naturvitenskap (Universitetet for naturvitenskap, Vietnams nasjonale universitet, Ho Chi Minh-byen).

Hun studerte til en mastergrad og forsvarte deretter doktorgraden sin i molekylærbiologi/biokjemi ved University of Calgary (Alberta, Canada) og fullførte et postdoktorprogram i biokjemi ved John Innes Centre (Storbritannia).

Hun mintes muligheten til å forfølge en forskerkarriere og sa at hun siden barndommen hadde vært kjent med kulturen rundt bruk av urter i folkemedisin, og at hun tidlig hadde blitt eksponert for teknikken med vevskultur av medisinplanter mens hun fortsatt var student. Vendepunktet kom imidlertid først da hun gikk på masterstudiet, da hun tilfeldigvis så et laboratorium ved siden av som forsket på biosyntesen av naturlige forbindelser i planter.

Det var da hun innså at i tillegg til den grunnleggende kunnskapen om plantefysiologi som hun hadde lært, fantes det også et nytt felt der man studerte hvordan planter lager verdifulle forbindelser.

Derfra bestemte hun seg for å forske på nye gener og enzymer involvert i biosyntesen av alkaloider, en gruppe forbindelser med sterk biologisk aktivitet og potensial for farmasøytiske anvendelser.

I mange år har Dr. Thuy fokusert på å tyde alkaloidbiosynteseveier i planter, ved hjelp av molekylærbiologi, RNA-sekvenseringsanalyse, genomiske data og enzymstrukturer for å forstå hvordan medisinplanter produserer verdifulle forbindelser. Hun er også medforfatter av flere patenter relatert til produksjon av kreftbekjempende forbindelser fra planter.

«Jeg har alltid lurt på hvorfor planter, bare med vann, lys og luft, kan lage forbindelser som kan behandle komplekse sykdommer som kreft?», delte hun. Ifølge henne er enzymene i plantene de dyktige byggerne hvis hvert molekyl er et hus. Forskerens jobb er å forstå hva hver av disse «byggerne» gjør, i hvilken rekkefølge, slik at de kan simulere eller forbedre prosessen som naturen har skapt.

Denne kunnskapen er grunnlaget for at hun og kollegene hennes skal gjenskape prosessen med å lage naturlige aktive ingredienser i laboratoriet, noe som bidrar til å redusere utnyttelsen av verdifulle medisinplanter, begrense bruken av giftige kjemikalier og samtidig åpne for å lage lignende forbindelser med sterkere aktivitet.

Ved University of British Columbia (UBC) Okanagan grunnla hun Plant Bioactive Compounds Research Laboratory (PlantBioCoRe), som kombinerer biokjemi, kjemi, bioinformatikk og molekylærgenetikk for å forstå mekanismene som produserer bioaktive forbindelser i urter.

Teamet hennes har oppnådd mange imponerende resultater, inkludert nye resultater på metabolsk vei for krefthemmende stoffer fra Camptotheca acuminata. Denne oppdagelsen bidrar til å skape brukervennlige legemidler, enklere å anvende klinisk, publisert i internasjonale tidsskrifter og registrert for patenter.

Etter å ha hatt muligheten til å utveksle akademisk kunnskap med innenlandske forskere, som ved Hanoi University of Pharmacy, University of Natural Sciences, VNU-HCM eller Tay Nguyen Institute of Science, innså hun at det i Vietnam finnes mange verdifulle forskningsprosjekter om medisinplanter.

«Jeg håper å kunne bidra med en liten del til å berike kunnskapen om og anvendelsen av hjemlandets planteressurser», delte hun.

Kilde: https://khoahocdoisong.vn/nha-khoa-hoc-goc-viet-giai-ma-bi-an-cach-cay-co-tao-hop-chat-chong-ung-thu-post2149060401.html