Οι επιστήμονες έλυσαν ένα μακροχρόνιο μυστήριο στη φύση αποκαλύπτοντας πώς τα φυτά παράγουν μιτραφυλλίνη, μια σπάνια ένωση με πολλά υποσχόμενη αντικαρκινική και αντιφλεγμονώδη δράση.
Μια άγνωστη ουσία από τα φυτά
Ερευνητές στο UBC Okanagan ανακάλυψαν πώς τα φυτά παράγουν μιτραφυλλίνη, μια σπάνια φυσική ουσία που έχει τραβήξει την προσοχή για τον πιθανό ρόλο της στην καταπολέμηση του καρκίνου.
Η μιτραφυλλίνη είναι μέρος μιας μικρής και ασυνήθιστης οικογένειας φυτικών χημικών ουσιών γνωστών ως αλκαλοειδή σπιροοξινδόλης. Αυτά τα μόρια ορίζονται από τα χαρακτηριστικά σχήματα στριμμένων δακτυλίων τους, τα οποία τους βοηθούν να αποκτήσουν ισχυρές βιολογικές επιδράσεις, συμπεριλαμβανομένης της αντικαρκινικής και αντιφλεγμονώδους δράσης.
Για χρόνια, οι επιστήμονες γνώριζαν ότι αυτές οι ενώσεις ήταν πολύτιμες, αλλά είχαν ελάχιστη κατανόηση του πώς τα φυτά τις συναρμολογούσαν στην πραγματικότητα σε μοριακό επίπεδο.
Λύνοντας ένα μακροχρόνιο βιολογικό μυστήριο
Η πρόοδος σημειώθηκε το 2023, όταν μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Δρ. Thu-Thuy Dang στη Σχολή Επιστημών Irving K. Barber του UBC Okanagan αναγνώρισε το πρώτο γνωστό φυτικό ένζυμο ικανό να δημιουργήσει το χαρακτηριστικό σχήμα σπείρας που βρίσκεται σε αυτά τα μόρια.
Βασιζόμενος σε αυτήν την ανακάλυψη, ο διδακτορικός φοιτητής Tuan-Anh Nguyen ηγήθηκε νέας εργασίας για να εντοπίσει δύο βασικά ένζυμα που εμπλέκονται στην παραγωγή μιτραφυλλίνης -- ένα ένζυμο που διατάσσει το μόριο στη σωστή τρισδιάστατη δομή και ένα άλλο που το στρεβλώνει στην τελική του μορφή.
«Αυτό είναι παρόμοιο με την εύρεση των ελλειπουσών κρίκων σε μια γραμμή συναρμολόγησης», λέει ο Δρ. Dang, Ερευνητική Έδρα του Διευθυντή του UBC Okanagan στη Βιοτεχνολογία Φυσικών Προϊόντων. «Απαντάει σε ένα μακροχρόνιο ερώτημα σχετικά με το πώς η φύση κατασκευάζει αυτά τα σύνθετα μόρια και μας δίνει έναν νέο τρόπο να αναπαράγουμε αυτή τη διαδικασία».
Γιατί η Μιτραφυλλίνη είναι τόσο δύσκολο να αποκτηθεί
Πολλές πολλά υποσχόμενες φυσικές ενώσεις υπάρχουν μόνο σε εξαιρετικά μικρές ποσότητες μέσα στα φυτά, καθιστώντας την ακριβή ή μη πρακτική στην παραγωγή τους χρησιμοποιώντας παραδοσιακές εργαστηριακές μεθόδους. Η μιτραφυλλίνη είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα. Εμφανίζεται μόνο σε ίχνη σε τροπικά δέντρα όπως η Mitragyna (κράτομ) και η Uncaria (νύχι γάτας), τα οποία ανήκουν στην οικογένεια των φυτών του καφέ.
Εντοπίζοντας τα ένζυμα που κατασκευάζουν και διαμορφώνουν τη μιτραφυλλίνη, οι επιστήμονες έχουν πλέον έναν σαφή οδηγό για την αναδημιουργία αυτής της διαδικασίας με πιο βιώσιμους και κλιμακώσιμους τρόπους.
Προς μια πιο πράσινη παραγωγή φαρμάκων
«Με αυτήν την ανακάλυψη, έχουμε μια πράσινη χημική προσέγγιση για την πρόσβαση σε ενώσεις με τεράστια φαρμακευτική αξία», λέει ο Nguyen. «Αυτό είναι αποτέλεσμα του ερευνητικού περιβάλλοντος του UBC Okanagan, όπου φοιτητές και καθηγητές συνεργάζονται στενά για την επίλυση προβλημάτων παγκόσμιας εμβέλειας».
Ο Nguyen τόνισε επίσης τον προσωπικό αντίκτυπο της εργασίας. «Το να είμαι μέλος της ομάδας που αποκάλυψε τα ένζυμα πίσω από τις ενώσεις σπιροοξινδόλης ήταν καταπληκτικό», λέει. «Η καθοδήγηση και η υποστήριξη του UBC Okanagan το κατέστησαν δυνατό και είμαι ενθουσιασμένος που συνεχίζω να αναπτύσσομαι ως ερευνητής εδώ στον Καναδά».
Παγκόσμια Συνεργασία και Μελλοντικές Κατευθύνσεις
Το έργο ήταν μια συλλογική προσπάθεια μεταξύ του εργαστηρίου του Δρ. Dang στο UBC Okanagan και της ομάδας του Δρ. Satya Nadakuduti στο Πανεπιστήμιο της Φλόριντα.
χρηματοδότηση προήλθε από διάφορες πηγές, συμπεριλαμβανομένου του προγράμματος Alliance International Collaboration του Συμβουλίου Έρευνας Φυσικών Επιστημών και Μηχανικής του Καναδά, του Ιδρύματος Καινοτομίας του Καναδά και του Προγράμματος Υποτροφιών Michael Smith Health Research BC Scholar. Πρόσθετη υποστήριξη παρείχε το Εθνικό Ινστιτούτο Τροφίμων και Γεωργίας του Υπουργείου Γεωργίας των Ηνωμένων Πολιτειών.
«Είμαστε περήφανοι για αυτήν την ανακάλυψη που προέρχεται από το UBC Okanagan. Τα φυτά είναι φανταστικοί φυσικοί χημικοί», λέει ο Δρ. Dang. «Τα επόμενα βήματά μας θα επικεντρωθούν στην προσαρμογή των μοριακών τους εργαλείων για τη δημιουργία ενός ευρύτερου φάσματος θεραπευτικών ενώσεων».
