Исследователи из Университета Британской Колумбии (UBC) в Оканагане, Канада, только что объявили об открытии растительного механизма, который создает митрафиллин — редкое природное соединение с мощными противораковыми и противовоспалительными свойствами.
Работа является результатом сотрудничества команды доктора Ту-Туи Данга из Университета Британской Колумбии в Оканагане и команды доктора Сатьи Надакудути из Университета Флориды (США) при поддержке Совета по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады (NSERC), Канадского фонда инноваций (CFI), Программы стипендиатов по здравоохранению имени Майкла Смита из Британской Колумбии и Национального института продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США (USDA NIFA).
Нахождение «недостающего звена» в цепочке целебных соединений природы
Митрафиллин относится к группе спирооксиндольных алкалоидов – молекул с особой «скрученной» структурой и мощным биологическим действием. Хотя он известен уже давно, процесс образования этого типа соединений в природе оставался загадкой до 2023 года, когда группа доктора Ту-Туй Дан, руководителя исследовательской группы по биотехнологии натуральных продуктов в Университете Британской Колумбии в Оканагане, обнаружила первый фермент, способный «скручивать» молекулы, создавая спироструктуру.
После этого результата аспирант Туан Ань Нгуен возглавил следующий этап и открыл два ключевых фермента, которые работают вместе в синтезе митрафиллина: один фермент определяет трехмерную структуру, а другой фермент завершает последний этап скручивания для создания полной молекулы.
«Это открытие подобно поиску недостающего звена на сборочной линии. Оно помогает объяснить, как природа создаёт эти сложные молекулы, и открывает возможность воспроизвести этот процесс в лабораторных условиях», — поделился доктор Данг.
Митрафиллин содержится лишь в следовых количествах в некоторых тропических растениях семейства кофейных, таких как митрагина (кратом) и ункария (кошачий коготь), что делает его экстракцию или крупномасштабный синтез ранее чрезвычайно сложными и дорогостоящими. Идентификация двух ключевых ферментов проложила путь к более эффективному и экологически безопасному производству этого природного соединения.
По словам аспиранта Туан-Ань Нгуена, это важный шаг на пути к зелёной химии, которая позволяет создавать ценные фармацевтические соединения биологическими методами, а не тяжёлой химией. Этот успех также отражает открытую среду для совместной исследовательской работы студентов и преподавателей Университета Британской Колумбии в Оканагане, направленной на решение глобальных проблем.
Выражая гордость за это открытие, доказывающее, что растения — гениальные химики природы, доктор Данг сказала, что следующим шагом для нее и ее исследовательской группы станет поиск способов применения этих ферментов для создания более ценных терапевтических соединений.
Путешествие к расшифровке «биологической фабрики» природы
Доктор Ту-Тхуй Данг – Данг Тхи Туй Туй – бывшая студентка факультета биотехнологии Университета естественных наук (Университет естественных наук, Вьетнамский национальный университет, г. Хошимин).
Она получила степень магистра, а затем защитила докторскую диссертацию по молекулярной биологии/биохимии в Университете Калгари (Альберта, Канада), а также прошла постдокторскую исследовательскую программу по биохимии в Центре Джона Иннеса (Великобритания).
Вспоминая возможность заняться научной карьерой, она рассказала, что с детства была знакома с культурой использования трав в народной медицине и ещё будучи студенткой познакомилась с методом культивирования тканей лекарственных растений. Однако переломный момент наступил только в аспирантуре, когда она случайно увидела лабораторию по соседству, где изучали биосинтез природных соединений в растениях.
Именно тогда она поняла, что, помимо базовых знаний по физиологии растений, которые она получила, существует также новая область, в которой люди изучают, как растения создают ценные соединения.
После этого она решила продолжить исследования с целью поиска новых генов и ферментов, участвующих в биосинтезе алкалоидов — группы соединений с сильной биологической активностью и потенциалом для фармацевтического применения.
На протяжении многих лет доктор Туй занимается расшифровкой путей биосинтеза алкалоидов в растениях, используя молекулярную биологию, РНК-секвенирование, геномные данные и структуру ферментов, чтобы понять, как лекарственные растения производят ценные соединения. Она также является соавтором нескольких патентов, связанных с производством противораковых соединений из растений.
«Меня всегда интересовало, почему, используя только воду, свет и воздух, растения могут создавать соединения, способные лечить такие сложные заболевания, как рак?» — поделилась она. По её словам, если каждая молекула — это дом, то ферменты растений — искусные строители. Задача исследователя — понять, что делает каждый из этих «строителей» и в каком порядке, чтобы можно было имитировать или улучшать процесс, созданный природой.
Эти знания стали для нее и ее коллег основой для воссоздания процесса создания натуральных активных ингредиентов в лабораторных условиях, что помогло бы сократить эксплуатацию ценных лекарственных растений, ограничить использование токсичных химикатов и в то же время открыть путь к созданию аналогичных соединений с более сильной активностью.
В Университете Британской Колумбии (UBC) в Оканагане она основала Лабораторию исследований биоактивных соединений растений (PlantBioCoRe), которая объединяет биохимию, химию, биоинформатику и молекулярную генетику для изучения механизмов образования биоактивных соединений в травах.
Её команда достигла множества впечатляющих результатов, включая новые данные о метаболических путях противораковых веществ из Camptotheca acuminata. Это открытие способствует созданию безопасных фармацевтических препаратов, более простых в клиническом применении, опубликованных в международных журналах и запатентованных.
Имея возможность обмениваться академическими знаниями с отечественными исследователями, например, из Ханойского фармацевтического университета, Университета естественных наук, VNU-HCM или Научного института имени Тэй Нгуена, она поняла, что во Вьетнаме существует множество ценных исследовательских проектов по лекарственным растениям.
«Я надеюсь внести свой небольшой вклад в обогащение знаний и применение растительных ресурсов моей родины», — поделилась она.
Источник: https://khoahocdoisong.vn/nha-khoa-hoc-goc-viet-giai-ma-bi-an-cach-cay-co-tao-hop-chat-chong-ung-thu-post2149060401.html
Комментарий (0)