Forskare vid University of British Columbia (UBC) Okanagan, Kanada, har just meddelat upptäckten av den växtmekanism som skapar mitrafyllin, en sällsynt naturlig förening med kraftfulla anticancer- och antiinflammatoriska egenskaper.
Arbetet är resultatet av ett samarbete mellan Dr. Thu-Thuy Dangs team vid UBC Okanagan och Dr. Satya Nadakudutis team vid University of Florida (USA), med stöd från Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC), Canada Foundation for Innovation (CFI), BC Michael Smith Health Scholars Program och det amerikanska jordbruksdepartementets National Institute of Food and Agriculture (USDA NIFA).
Att hitta den "saknade länken" i naturens kedja av läkande ämnen
Mitrafyllin tillhör spirooxindolalkaloidgruppen, en grupp molekyler med en speciell "vriden" struktur och starka biologiska effekter. Även om processen för att bilda denna typ av förening i naturen var känd länge, förblev den ett mysterium tills gruppen under ledning av Dr. Thu-Thuy Dang, chef för forskningsgruppen för naturprodukters bioteknik vid UBC Okanagan, identifierade det första enzymet som kunde "vrida" molekyler för att skapa en spirostruktur år 2023.
Efter det resultatet ledde doktoranden Tuan Anh Nguyen nästa fas och upptäckte två viktiga enzymer som samverkar i syntesen av mitrafyllin. Det ena enzymet bestämmer den tredimensionella strukturen, det andra enzymet slutför det sista vridningssteget för att skapa den kompletta molekylen.
”Denna upptäckt är som att hitta den saknade länken i ett löpande band. Den hjälper till att förklara hur naturen skapar dessa komplexa molekyler och öppnar upp för att härma den processen i labbet”, delade Dr. Dang.
Mitrafyllin finns endast i spårmängder i vissa tropiska växter i kaffefamiljen, såsom Mitragyna (kratom) och Uncaria (kattklo), vilket gör extraktion eller storskalig syntes tidigare extremt svår och dyr. Identifieringen av två viktiga enzymer har banat väg för en effektivare och miljövänlig produktion av den naturliga föreningen.
Enligt doktoranden Tuan-Anh Nguyen är detta ett viktigt steg mot grön kemi, vilket bidrar till att skapa värdefulla farmaceutiska föreningar med hjälp av biologiska metoder istället för tung kemi. Denna framgång återspeglar också den öppna, samarbetsinriktade forskningsmiljön mellan studenter och lärare vid UBC Okanagan för att lösa globala problem.
Dr. Dang uttryckte stolthet över denna upptäckt, ett bevis på att växter är naturens geniala kemister, och sa att nästa steg är för henne och hennes forskargrupp att hitta sätt att använda dessa enzymer för att skapa mer värdefulla terapeutiska föreningar.
Resan för att avkoda naturens "biologiska fabrik"
Dr. Thu-Thuy Dang – Dang Thi Thu Thuy, är en tidigare student i bioteknik vid Naturvetenskapliga universitetet (University of Natural Sciences, Vietnam National University, Ho Chi Minh City).
Hon studerade för en magisterexamen och disputerade sedan i molekylärbiologi/biokemi vid University of Calgary (Alberta, Kanada) och avslutade ett postdoktoralt forskningsprogram i biokemi vid John Innes Centre (Storbritannien).
När hon mindes möjligheten att satsa på en forskarkarriär sa hon att hon sedan barnsben hade varit bekant med kulturen att använda örter inom folkmedicin, och att hon tidigt hade kommit i kontakt med tekniken för vävnadsodling av medicinalväxter redan som student. Vändpunkten kom dock först när hon gick på forskarutbildningen, då hon råkade se ett laboratorium intill som forskade om biosyntesen av naturliga föreningar i växter.
Det var då hon insåg att det, utöver de grundläggande kunskaperna i växtfysiologi som hon hade lärt sig, också fanns ett nytt område där man studerade hur växter skapar värdefulla föreningar.
Därifrån bestämde hon sig för att fortsätta forskningen för att hitta nya gener och enzymer involverade i biosyntesen av alkaloider, en grupp föreningar med stark biologisk aktivitet och potential för farmaceutiska tillämpningar.
I många år har Dr. Thuy fokuserat på att dechiffrera alkaloidbiosyntetiska vägar i växter, med hjälp av molekylärbiologi, RNA-sekvenseringsanalys, genomiska data och enzymstrukturer för att förstå hur medicinalväxter producerar värdefulla föreningar. Hon är också medförfattare till flera patent relaterade till produktion av anticancerföreningar från växter.
”Jag har alltid undrat varför växter, med bara vatten, ljus och luft, kan skapa föreningar som kan behandla komplexa sjukdomar som cancer?”, berättade hon. Enligt henne, om varje molekyl är ett hus, då är enzymerna i växter de skickliga byggarna. Forskarens jobb är att förstå vad var och en av dessa ”byggare” gör, i vilken ordning, så att de kan simulera eller förbättra den process som naturen har skapat.
Den kunskapen är grunden för henne och hennes kollegor att återskapa processen att skapa naturliga aktiva ingredienser i laboratoriet, vilket bidrar till att minska utnyttjandet av värdefulla medicinalväxter, begränsa användningen av giftiga kemikalier och samtidigt öppna upp vägen för att skapa liknande föreningar med starkare aktivitet.
Vid University of British Columbia (UBC) Okanagan grundade hon Plant Bioactive Compounds Research Laboratory (PlantBioCoRe), som kombinerar biokemi, kemi, bioinformatik och molekylärgenetik för att förstå de mekanismer som producerar bioaktiva föreningar i örter.
Hennes team har uppnått många imponerande resultat, inklusive nya resultat om den metaboliska vägen för cancerframkallande substanser från Camptotheca acuminata. Denna upptäckt bidrar till att skapa användarvänliga läkemedel, enklare att tillämpa kliniskt, publicerade i internationella tidskrifter och registrerade för patent.
Genom att ha fått möjlighet att utbyta akademisk kunskap med inhemska forskare, såsom vid Hanois farmaceutiska universitet, naturvetenskapliga universitetet, VNU-HCM eller Tay Nguyen Institute of Science, insåg hon att det i Vietnam finns många värdefulla forskningsprojekt om medicinalväxter.
"Jag hoppas kunna bidra med en liten del till att berika kunskapen om och tillämpningen av mitt hemlands växtresurser", delade hon.
Källa: https://khoahocdoisong.vn/nha-khoa-hoc-goc-viet-giai-ma-bi-an-cach-cay-co-tao-hop-chat-chong-ung-thu-post2149060401.html
Kommentar (0)