Ученые из Центра Джона Иннеса совершили прорыв в понимании того, как ценные противораковые соединения вырабатываются в мадагаскарском барвинке (Catharanthus roseus).
Несколько специализированных растительных соединений, называемых монотерпеновыми индольными алкалоидами (МИА), обладают важными лечебными свойствами. Хотя ученые добились прогресса в понимании того, как растительные ферменты превращают химические вещества строительных блоков в большое разнообразие MIA, мало что известно о том, как эти компоненты транспортируются.
Многие лекарства, используемые сегодня в клинической практике, были разработаны из специальных соединений, встречающихся в природе в растениях, однако растения остаются неиспользованным ресурсом для открытия других важных и спасающих жизни лекарств.
Исследования в лаборатории профессора Сары О'Коннор в Центре Джона Иннеса сосредоточены на понимании метаболических путей, по которым производятся эти специализированные растительные соединения. Группа особенно интересуется монотерпеновыми индольными алкалоидами, или сокращенно «MIA»; большая группа из более чем 3000 родственных химических веществ, включая эффективное противораковое средство винкристин и противомалярийный препарат хинин.
Профессор О'Коннор сказал: «Исследуя разнообразие соединений МИА, возможно, мы найдем новые с полезной фармакологической активностью, но, поняв, как они сделаны, мы также сможем разработать биологические системы для увеличить производство этих соединений для промышленности и / или настроить биохимические пути для улучшения их лечебных свойств."
В новом исследовании, опубликованном в научном журнале Nature Plants, профессор О'Коннор и ее команда, работая с коллегами из институтов Дании и Франции, описывают недавний прорыв в понимании путей образования соединений МИА, производимых на Мадагаскаре. Барвинок (Catharanthus roseus).
Доктор Ричард Пейн, бывший аспирант в группе Сары и первый автор исследования, объяснил: «Стриктозидин является ключевым промежуточным соединением, образующимся в процессе производства МИА. Ферменты действуют на стриктозидин по-разному, модифицируя основную структуру. и производить широкий спектр МИА. Мы уже знали, что стриктозидин находится в вакуоли растительной клетки и что он попадает в ядро для следующего этапа процесса трансформации. Однако, как стриктозидин попадает из вакуоли в ядро, было загадкой - до сих пор."
Исследуя карту транскриптома C. roseus, доктор Пейн и его коллеги выявили три белка-кандидата, которые, по их мнению, могут быть связаны с транспортом стриктозидина из вакуоли в ядро. Затем, используя вирус-индуцированное замалчивание генов (VIGS) и характеристику яиц Xenopus laevis (лягушки) in vitro, команда отточила один из этих белков, названный CrNPF2.9.
Доктор Пейн сказал: «CrNPF2.9 представляет собой белок из семейства транспортных нитратов и пептидов (NPF). Это первый случай, когда белок из этого семейства участвует в пути биосинтеза MIA, так что в сам по себе был новым открытием. Тем не менее, наши эксперименты с ооцитами VIGS и Xenopus подтвердили, что этот белок влияет на накопление стриктозидина и что он локализован на мембране вакуоли. изнутри вакуоли наружу. Еще одна часть головоломки синтеза МИА была решена».