Fizinio ir genetinio Cannabis sativa žemėlapio sukūrimas

The Kanapės sativa Augalas dažniausiai naudojamas įvairiems vaistams, žemės ūkio, pramonei ir pramogoms visame pasaulyje. Nepaisant plataus naudojimo, lieka mažai genetinės informacijos, kuri patvirtintų jo vaistinius preparatus, cheminės ir (arba) psichoaktyvios savybės.

Iki šios pabaigos, JAV mokslininkai neseniai sukūrė fizinį ir genetinį žemėlapį Kanapės sativa palengvinti tolesnį šio augalo genetinių ir molekulinių mechanizmų tyrimą. Tyrimas buvo paskelbtas žurnale Genomo tyrimas.

Yarygin | „Shutterstock“

Ankstyvieji genomo surinkimo tyrimai Kanapės

Nors biosintezė kanabinoidinių junginių per Kanapės sativa augalas gali labai skirtis priklausomai nuo naudojamos veisimo praktikos, Manoma, kad du labiausiai paplitę kanapių kanabinoidai yra kilę iš vieno bendro šaltinio, žinomo kaip kanabigerolio rūgštis (CBGA).

Tada tetrahidrokanabinolio rūgšties (THCA) ir kanabidiolio rūgšties (CBDA) gamyba pradedama CBGA reakcija su THCA sintaze ir CBDA sintaze, atitinkamai.

Nors ankstyvieji tyrimai nustatė, kad šių dviejų fermentų ekspresija turi tiesioginį vaidmenį nustatant galutinį kanabinoidų kiekį, lieka ribotas supratimas, kokie mechanizmai yra atsakingi už padidėjusią ar sumažėjusią šių fermentų ekspresiją.

Norėdami išspręsti šią nežinomybę, buvo pasiūlytos dvi skirtingos genomo surinkimo teorijos. Pagal vieną teoriją, tiek CBDA sintazė, tiek THCA sintazė yra tarpusavyje nesuderinami aleliai. Antroje teorijoje, manoma, kad šie du fermentai yra glaudžiai susiję. Tačiau, konkreti kanapių padermė galiausiai lems kiekvieno fermento aktyvumo lygį biosintezės metu.

2011 m. grupė tyrėjų bandė iš naujo nustatyti Finola (FN) kanapių augalą, kad nustatytų šių dviejų teorijų pagrįstumą; vis dėlto, jie liko nesėkmingi dėl didelio susiskaidymo.

Kartografavimas Kanapės genomą

2019 m Genomo tyrimas studijuoti, tyrėjai sujungė „Pacific Biosciences“ („PacBio“) ilgai skaitomą vienos molekulės realaus laiko (SMRT) genomo DNR (gDNR) seką iš patelės pirminio vaistinio preparato „Purple Kush“ augalo ir patino FN kanapių augalo. Kadangi PK ir FN augalų genetiniai žemėlapiai buvo gana nuoseklūs, tyrėjai nusprendė sujungti du genetinius žemėlapius, kad būtų atlikta išsami analizė.

Tiek PK, tiek FN augalų genetinio žemėlapio analizė parodė ypač stiprią tendenciją, kad genų buvimas ir rekombinacija įvyks netoli chromosomų galų. Apskritai, tyrėjai nustatė, kad genų organizavimas tiek PK, tiek FN augaluose labai panašus į tą, kuris pastebimas grūdų produktuose, pavyzdžiui, kukurūzuose, miežių ir kviečių. Svarbu pažymėti, kad retai pasitaiko, kad tokio tipo genetinis modelis pastebimas ne grūdų produktuose.

Šiame tyrime sukurtas genetinis žemėlapis buvo ypatingas dėl geno, koduojančio kanabichrominės rūgšties (CBCA) sintazę, identifikavimo. Šis atradimas buvo pagrįstas tuo, kad šio geno nukleotidų modeliai buvo 96% identiški THCA sintazės genui.

Šio geno fermentinis aktyvumas vėliau buvo nustatytas pridedant CBGA substratą į išgrynintą auginimo terpę, po to šios reakcijos produktų analizė atliekant didelio efektyvumo skysčių chromatografiją (HPLC). Didelis CBCA kaupimasis patvirtino, kad mokslininkai iš tikrųjų nustatė CBCA sintazę koduojantį geną.

Ką reiškia tyrimas?

Geno, koduojančio CBCA sintazę, identifikavimas suteikia daug žadančių galimybių įvairiems būsimiems farmakologiniams tyrimams. Pavyzdžiui, CBC analgezinės savybės atsiranda dėl jo gebėjimo blokuoti potencialių ankirino tipo receptorių kanalų, kurie vaidina svarbų vaidmenį suvokiant skausmą, aktyvumą. CBC taip pat buvo susijęs su tam tikromis priešuždegiminėmis savybėmis pelių virškinimo sistemoje.

Suprasdami šio konkretaus geno vaidmenį gaminant CBCA sintazę, Būsimi veisimo būdai gali būti nukreipti į padermes, kuriose šis genas yra didesnis, siekiant gydyti specifines ligas, tokias kaip dirgliosios žarnos sindromas ir Krono liga, dėl to abu pacientai patiria didelį žarnyno uždegimą ir skausmą.

Padėkos

Šiame straipsnyje aptartą darbą finansiškai parėmė Kanados sveikatos tyrimų institutai, taip pat Nacionalinio sveikatos instituto (NIH) Nacionalinio alergijos ir infekcinių ligų instituto.

• Svarbiausi dalykai ir pagrindiniai dalykai iš 2019 m. Bostono bakterijų susitikimo (BBM)
• Išnaudojant odos mikrobiomos galią kurti naujus vaistus