Ученые обнаружили, что некоторые растения используют «заимствованные» у бактерий молекулярные механизмы для создания мощных биологически активных веществ. Это открытие может ускорить разработку лекарств, снизить их стоимость и сделать производство более экологичным, пишет ScienceDaily.
Растения вырабатывают химические соединения, известные как алкалоиды, для защиты от насекомых, болезней и других угроз. Эти же вещества человек использует на протяжении веков — в медицине, обезболивающих препаратах и повседневных продуктах, таких как кофеин и никотин. Однако механизмы их синтеза до сих пор изучены не полностью.
Исследовательская группа из Университета Йорка сосредоточилась на растении Flueggea suffruticosa, которое вырабатывает сильнодействующий алкалоид секуринин. Изучая процесс его образования, ученые сделали неожиданное открытие: ключевой ген, отвечающий за синтез этого вещества, оказался ближе по структуре к бактериальным генам, чем к типичным растительным.
По мнению исследователей, это указывает на необычную эволюционную стратегию. Вместо использования исключительно «классических» растительных биохимических путей растения могут перерабатывать и адаптировать молекулярные инструменты, характерные для микроорганизмов, если они оказываются полезными для выживания.
Доктор Бенджамин Личман из департамента биологии Университета Йорка отметил, что такое сходство стало неожиданностью: растения и бактерии представляют собой принципиально разные формы жизни. При этом ген, участвующий в создании секуринина, работает по механизму, отличному от всех ранее известных путей синтеза растительных алкалоидов.
После идентификации нового биохимического пути ученые начали находить аналогичные гены в ДНК множества других растений. Это дало исследователям новый инструмент для поиска потенциально полезных природных соединений и понимания того, как они формируются.
Практическое значение открытия может быть значительным. Алкалоиды часто токсичны и требуют строгого контроля при использовании в медицине. Понимание механизмов их образования позволит синтезировать такие вещества в лабораторных условиях, снижая зависимость от редких растений и экологически вредных промышленных процессов. Кроме того, это может помочь в модификации растений с целью снижения их токсичности.
Ученые также считают, что результаты исследования могут быть полезны для сельского хозяйства — в частности, при создании более устойчивых и жизнеспособных культур. Работа подчеркивает, что фундаментальные исследования природы нередко приводят к прорывам в медицине, агротехнологиях и защите окружающей среды.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале New Phytologist.