Учёные из Университета Британской Колумбии в Оканагане (UBC Okanagan) совершили важный прорыв, раскрыв, каким образом растения производят митрафиллин – редкое природное соединение, привлекающее внимание благодаря своему значительному потенциалу в борьбе с онкологическими заболеваниями и воспалениями. Это открытие не только решает давнюю биологическую загадку, но и открывает новые горизонты для устойчивого производства ценных терапевтических средств.
Митрафиллин относится к небольшой и необычной группе растительных химических веществ, известных как спирооксиндольные алкалоиды. Эти молекулы отличаются уникальным скрученным кольцевым строением, которое и обусловливает их мощные биологические эффекты, включая противоопухолевую и противовоспалительную активность. Долгие годы учёные осознавали ценность этих соединений, но механизм их образования в растениях на молекулярном уровне оставался неразгаданным.
Значительный прогресс был достигнут в 2023 году, когда исследовательская группа под руководством доктора Тху-Тхуй Данг из Научного факультета Ирвинга К. Барбера UBC Okanagan впервые идентифицировала растительный фермент, способный создавать характерную спиро-форму в этих молекулах. Опираясь на это открытие, докторант Туан-Ань Нгуен возглавил новую работу, в ходе которой были точно определены два ключевых фермента, участвующих в синтезе митрафиллина: один фермент отвечает за организацию молекулы в правильную трёхмерную структуру, а другой – за её скручивание в окончательную форму.
«Это сродни обнаружению недостающих звеньев на сборочной линии», – объясняет доктор Данг, руководитель исследовательской кафедры биотехнологии природных продуктов UBC Okanagan. – «Открытие отвечает на давний вопрос о том, как природа строит эти сложные молекулы, и даёт нам новый способ воспроизвести этот процесс».
Одна из главных трудностей в получении многих перспективных природных соединений заключается в их крайне малом количестве в растениях, что делает традиционные лабораторные методы производства дорогостоящими или непрактичными. Митрафиллин – яркий тому пример. Он содержится лишь в следовых количествах в тропических деревьях, таких как Mitragyna (кратом) и Uncaria (кошачий коготь), оба вида принадлежат к семейству кофейных растений. Теперь, идентифицировав ферменты, которые конструируют и формируют митрафиллин, учёные получили чёткое руководство для воспроизведения этого процесса более устойчивыми и масштабируемыми способами.
«Благодаря этому открытию у нас появился подход «зеленой химии» к получению соединений, обладающих огромной фармацевтической ценностью», – отмечает Нгуен. – «Это результат исследовательской среды UBC Okanagan, где студенты и преподаватели тесно сотрудничают для решения проблем глобального масштаба». Нгуен также подчеркнул личное значение работы: «Быть частью команды, раскрывшей механизмы синтеза спирооксиндольных соединений, – это потрясающе. Наставничество и поддержка UBC Okanagan сделали это возможным, и я очень рад продолжать расти как исследователь здесь, в Канаде».
Проект стал результатом совместных усилий лаборатории доктора Данг в UBC Okanagan и команды доктора Сатьи Надакудути из Университета Флориды. Финансирование было предоставлено несколькими источниками, включая программу международного сотрудничества Канадского совета естественных наук и инженерных исследований, Канадский фонд инноваций и Программу стипендий Майкла Смита по исследованию здоровья Британской Колумбии. Дополнительная поддержка оказана Национальным институтом продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США. «Мы гордимся этим открытием, сделанным в UBC Okanagan. Растения – это фантастические естественные химики», – подытоживает доктор Данг. – «Наши следующие шаги будут сосредоточены на адаптации этих молекулярных инструментов для создания более широкого спектра терапевтических соединений».
