Немецкие ученые впервые выяснили, как происходит биосинтез токсичного растительного алкалоида стрихнина. Результаты исследования открывают новые возможности для производства ранее неизвестных натуральных растительных продуктов с использованием подходов «метаболической инженерии». Статья опубликована в журнале Nature.
Стрихнин — токсичный индольный алкалоид, впервые выделенный из семян чилибухи (Strychnos nux-vomica). Сложная структура этого вещества была описана еще в 1940-х. С тех пор ученые разработали различные способы получения этой молекулы с помощью химического синтеза. Однако им так и не удалось выяснить, каким образом растения производят это вещество. Теперь ученые из Института химической экологии Макса Планка смогли ответить на этот вопрос.
«Мы стремились найти гены, ответственные за биосинтез стрихнина у растений из рода Strychnos. Сперва мы сравнили экспрессию генов у двух видов Strychnos, только один из которых вырабатывал стрихнин. Так мы смогли выбрать гены-кандидаты для каждого этапа синтеза стрихнина», — объясняет соавтор исследования Бенке Хонг.
Гены, ответственные за производство промежуточного соединения гейсошизина, были идентифицированы у лекарственного растения Catharanthus roseus, а у Strychnos были обнаружены их аналоги. В качестве доказательства того, что обнаруженные гены несут ответственность за предполагаемые этапы биосинтеза, исследователи успешно модифицировали растения табака (Nicotiana benthamiana) для производства ферментов Strychnos.
Удивительной особенностью биосинтеза стало то, что последнюю стадию метаболической реакции — превращение престрихнина в стрихнин — не катализирует фермент. Это превращение происходит спонтанно само по себе.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
