Tim sa Wageningen University & Research koristio je rekonstrukciju ancestralnih sekvenci (ASR) da oživi izumrle kanabinoidne enzime i ispita njihovu funkciju. Pokazano je da je zajednički predak oksociklaza bio „promiskuitetan“, sposoban da proizvodi prekursore više kanabinoida, dok su specijalizovane forme nastale kasnijim duplikacijama gena. Rekonstruisani enzimi su robusniji i lakše se izražavaju u mikrobima, što otvara mogućnosti za biotehnološku proizvodnju retkih kanabinoida poput CBC‑a.
Oživljeni Enzimi Kanabisa Otkrivaju Evoluciju THC‑a, CBD‑a i CBC‑a
close-up image of cannabis plant
Kanabis je biljka bogata biohemijom čije su supstance često evoluirale kao odbrana od štetočina i patogena — ali su ljudi kroz istoriju pronašli i brojne primene tih molekula. Nova studija istraživača sa Wageningen University & Research primenjuje rekonstrukciju ancestralnih sekvenci (ASR) da „oživi" izumrle enzime i rasvetli kako su nastali neki od najpoznatijih kanabinoida: THC, CBD i CBC.
Metodologija: kako su rekonstruisani drevni enzimi
Autori su iskoristili sekvence povezanih gena iz savremenih biljaka i napravili višestruka poravnanja kako bi matematički rekonstruisali nasledne (ancestralne) gene. Te sintetičke gene su potom sintetizovali i izrazili u laboratorijskim sistemima kako bi testirali funkciju proteina koje kodiraju.
Humans have found multiple uses for cannabis compounds. (rimmabondarenko/Canva)
Ključni nalazi
Studija pokazuje da je zajednički predak modernih kanabinoid oksociklaza bio „promiskuitetan“ enzim — sposoban da iz kanabigerolske kiseline (CBGA) istovremeno proizvodi prekursore više kanabinoida. Tek kasnije, usled duplikacija gena, pojavile su se specijalizovane oksociklaze koje danas uglavnom stvaraju po jedan dominantan kanabinoid (THC, CBD ili CBC).
Robin van Velzen: „Ancestralni enzimi su robusniji i fleksibilniji od svojih potomaka, što ih čini privlačnim za biotehnološke i farmaceutske primene.“
Istraživači su takođe uočili da su rekonstruisani enzimi lakše ekpresovani u mikrobnim ćelijama (npr. kvascu) nego moderni enzimi, što je značajno za industrijsku proizvodnju kanabinoida putem biotehnologije.
Subscribe to ScienceAlert's free fact-checked newsletter
Praktične implikacije i potencijalne primene
Jedan od rekonstruisanih ancestralnih enzima pokazao se posebno efikasnim u proizvodnji kanabikromena (CBC) — supstance koja ima obećavajuća protivupalna i analgetička dejstva, ali se u današnjim sortama kanabisa retko nalazi u velikim količinama. Uvođenje takvog enzima u biljke ili upotreba u mikrobnim fabrikama mogla bi omogućiti razvoj sorti i proizvoda sa većim sadržajem CBC‑a za farmaceutske svrhe.
Promiskuitet ancestralnih enzima takođe otvara mogućnost stvaraња novih putanja za dobijanje retkih kanabinoida, optimizovanih enzimskih sistema za industrijsku proizvodnju i bržu eksperimentalnu identifikaciju korisnih molekula.
Ograničenja i etički/pravni aspekti
Iako su rezultati obećavajući, primena u poljoprivredi ili farmaceutskoj proizvodnji zahteva dodatna testiranja bezbednosti, efikasnosti i stabilnosti, kao i poštovanje regulatornih okvira za genetski modifikovane organizme i supstance sa psihoaktivnim dejstvima. Dalja istraživanja su potrebna da bi se procenile posledice za ekologiju, poljoprivredu i tržište.
Studija je objavljena u časopisu Plant Biotechnology Journal i predstavlja važan korak ka razumevanju evolucije kanabinoidnog biosintetskog sistema i njegovih potencijalnih biotehnoloških primena.
Pomozite nam da budemo bolji.
