علماء النبات يكتشفون وصفة لمركب مضاد للسرطان في أعشاب مثل الزعتر والأوريجانو
معمل ناتاليا دوداريفا

ناتاليا دوداريفا ، أستاذة الكيمياء الحيوية المتميزة في كلية الزراعة في بيرديو ، تقف في مختبرها. قاد Dudareva فريقًا من الباحثين الذين رسموا خريطة مسار التخليق الحيوي لمركب مضاد للسرطان موجود في الزعتر والزعتر ، مما فتح الباب أمام استخدام دوائي محتمل. الائتمان: صورة الاتصالات الزراعية بوردو / توم كامبل

يمتلك الزعتر والأوريجانو مركبًا مضادًا للسرطان يمنع نمو الورم ، لكن إضافة المزيد إلى صلصة الطماطم لا يكفي لتحقيق فائدة كبيرة. المفتاح لإطلاق قوة هذه النباتات هو تضخيم كمية المركب الذي تم إنشاؤه أو توليف المركب لتطوير الدواء.

حقق الباحثون في جامعة بوردو الخطوة الأولى نحو استخدام المركب في المستحضرات الصيدلانية عن طريق رسم خريطة لمسار التخليق الحيوي ، وهو نوع من الوصفة الجزيئية للمكونات والخطوات اللازمة.

قالت ناتاليا دوداريفا ، أستاذة الكيمياء الحيوية المرموقة في كلية الزراعة في جامعة بوردو: “تحتوي هذه النباتات على مركبات مهمة ، ولكن الكمية منخفضة جدًا ولن يكون الاستخراج كافياً”.و الذين شاركوا في قيادة المشروع. “من خلال فهم كيفية تكوين هذه المركبات ، فإننا نفتح الطريق أمام هندسة النباتات ذات المستويات الأعلى منها أو لتجميع المركبات في الكائنات الحية الدقيقة للاستخدام الطبي.

“إنه وقت رائع لعلوم النبات في الوقت الحالي. لدينا أدوات أسرع وأرخص وتوفر رؤية أكثر. إنه مثل النظر داخل الزنزانة. يكاد يكون لا يصدق “.

بان لياو

بان لياو ، باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة بيرديو ، يعمل في مختبر دوداريفا. كان لياو أول مؤلف لورقة بحثية تصف التخليق الحيوي للثيمول والكارفاكرول والثيموهيدروكينون. المركبات الجزيئية ذات الخصائص الطبية الموجودة في بعض الأعشاب. الائتمان: صورة جامعة بوردو / توم كامبل

الثيمول والكارفاكرول والثيموهيدروكينون هي مركبات نكهة موجودة في الزعتر والأوريجانو ونباتات أخرى في عائلة لامياسي. لديهم أيضًا خصائص مضادة للجراثيم ومضادة للالتهابات ومضادة للأكسدة وخصائص أخرى مفيدة لصحة الإنسان. قال دوداريفا ، وهو أيضًا مدير مركز بوردو لبيولوجيا النبات ، إنه ثبت أن مادة الثيموهيدروكينون لها خصائص مضادة للسرطان وتحظى باهتمام خاص.

بالتعاون مع علماء من جامعة مارتن لوثر هالي-فيتنبرغ في ألمانيا وجامعة ولاية ميتشيغان ، كشف الفريق عن مسار التخليق الحيوي بالكامل إلى ثيموهيدروكينون ، بما في ذلك تشكيل سلائفها الثيمول والكارفاكرول ، والمركبات الوسيطة قصيرة العمر على طول الطريق.

وقالت إن النتائج تغير وجهات النظر السابقة حول تكوين هذه الفئة من المركبات ، التي تسمى أحادي التربينات الفينولية أو العطرية ، والتي لم يتم اكتشاف سوى عدد قليل من مسارات التخليق الحيوي لها في النباتات الأخرى. تم تفصيل العمل في ورقة نُشرت في Proceedings of the National Academy of Sciences.

قال بان لياو ، المؤلف الأول المشارك للورقة البحثية وباحث ما بعد الدكتوراه في مختبر دوداريفا: “توفر هذه النتائج أهدافًا جديدة لهندسة المركبات عالية القيمة في النباتات والكائنات الحية الأخرى”. “لا تحتوي العديد من النباتات على خصائص طبية فحسب ، بل تستخدم المركبات الموجودة فيها كمضافات غذائية وللعطور ومستحضرات التجميل ومنتجات أخرى.”

الآن وقد أصبح هذا المسار معروفًا ، يمكن لعلماء النبات تطوير أصناف تنتج الكثير من المركبات المفيدة أو يمكن دمجها في الكائنات الحية الدقيقة ، مثل الخميرة ، للإنتاج. وقال إن الطريقة الأخيرة تتضمن عملية تخمير للحصول على المركبات القيمة ، كما هو الحال بالنسبة للعديد من المنتجات النباتية.

تعتبر عملية التخمير مهمة جدًا لإنتاج الأغذية والمشروبات والأدوية والوقود الحيوي ، حيث تقدم جامعة بوردو الآن تخصصًا علميًا في التخمير.

دعم البحث منحة بقيمة 5 ملايين دولار من مؤسسة العلوم الوطنية. استخدام RNA تحليل التسلسل والارتباط ، قام الفريق بفحص أكثر من 80 ألف جين من عينات الأنسجة النباتية وحدد الجينات اللازمة لإنتاج ثيموهيدروكينون. بناءً على ما كان معروفًا عن التركيب المركب ومن خلال تحديد ملامح المستقلب والاختبار الكيميائي الحيوي ، حدد الفريق مسار التخليق الحيوي.

قال لياو: “الوسيط الذي تم تشكيله في المسار لم يكن كما كان متوقعا”. “لقد وجدنا أن العمود الفقري العطري لكل من الثيمول والكارفاكرول يتكون من تربينين بواسطة P450 أحادي أوكسيجيناز بالاشتراك مع نازعة الهيدروجين عبر وسيطين غير مستقرين ، ولكن ليس ص-الكيمين ، كما تم اقتراحه “.

قال دوداريفا إنه يتم اكتشاف المزيد من المسارات الآن بسبب القدرة على استخدام تسلسل الحمض النووي الريبي لإجراء تحليل عالي الإنتاجية للتعبير الجيني.

وقالت إن نتائج هذا البحث ستكون مفيدة أيضًا في أبحاث الكيمياء الحيوية وعلوم النبات لأنواع أخرى من النباتات.

قالت دوداريفا: “نحن كعلماء نقارن دائمًا المسارات في الأنظمة والنباتات المختلفة”. “نحن نسعى دائمًا لإيجاد إمكانيات جديدة. وكلما تعلمنا ، زادت قدرتنا على التعرف على أوجه التشابه والاختلاف التي يمكن أن تكون مفتاحًا للاختراق التالي “.

المرجع: “إن التخليق الحيوي للثيمول ، والكارفاكرول ، والثيموهيدروكينون في لامياسيا تتم عبر السيتوكروم P450s ونزع الهيدروجين قصير السلسلة” بقلم ساندرا تي كراوس ، وبان لياو ، وكريستوف كروكول ، وبينوا باتشون ، وكريستيان فورستر ، وفرانزيسكا ليدريس تشاو ، جوشوا سي وود ، سي.روبن بويل ، جوناثان غيرشنزون ، ناتاليا دوداريفا ويورج ديجينهاردت ، 20 ديسمبر 2021 ، وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
DOI: 10.1073 / pnas.2110092118

قام برنامج أبحاث جينوم النبات التابع لمؤسسة العلوم الوطنية (IOS 1444499) والمعهد الوطني للأغذية والزراعة التابع لوزارة الزراعة الأمريكية (مشروع هاتش رقم 177845) بتمويل هذا البحث.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.