Konopí produkuje komplexní sadu bioaktivních sloučenin, včetně tetrahydrokanabinolu (THC) a kanabidiolu (CBD), ale jak se tyto molekuly vyvinuly, bylo dlouho záhadou. Nyní nový výzkum vrhl světlo na jejich příběh původu – a otevřel dveře inovativním způsobům využití těchto sloučenin pro humánní medicínu.
Výzkumníci z Wageningen University & Research (WUR) v Nizozemsku experimentálně sledovali, jak se konopí vyvinulo ve schopnosti syntetizovat THC, CBD a další hlavní kanabinoid, kanabichromen (CBC), a odhalili nové poznatky o vývoji rostliny a o tom, jak můžeme využít její sílu.
V moderních odrůdách konopí se podíly těchto kanabinoidů značně liší a jsou do značné míry určeny aktivitou odpovídajících enzymů syntázy. Enzymy jsou také vysoce specializované produkty dlouhého evolučního procesu a dnešní typy jsou na hony vzdálené těm, které existovaly před miliony let.
Pomocí rekonstrukce sekvence předků, která rekonstruuje staré proteiny z moderních genetických dat, tým vzkřísil enzymy produkující kanabinoidy od raných předků konopí. Když byly enzymy exprimovány v laboratoři, odhalily, které kanabinoidy mohou produkovat – a jak se jejich aktivita lišila od moderních verzí.
Zjistili, že na rozdíl od dnešních vysoce specializovaných enzymů, které produkují specifické kanabinoidy, byly tyto starověké typy generalisty, kteří byli schopni vytvořit více sloučenin – včetně THC, CBD a CBC – ze společného prekurzoru.
„To, co se kdysi zdálo evolučně ‚nedokončené‘, se ukázalo jako velmi užitečné,“ řekl výzkumník WUR Robin van Velzen, který studii vedl se svou kolegyní Cloé Villardovou. „Tyto enzymy předků jsou robustnější a flexibilnější než jejich potomci, což z nich činí velmi atraktivní výchozí body pro nové aplikace v biotechnologii a farmaceutickém výzkumu.“
Pro výzkumníky a obecně pro medicínu jsou zvláště zajímavé nálezy související s CBC. Zatímco většina výzkumů konopných sloučenin se soustředila na THC a CBD, CBC se objevuje jako potenciálně důležitý, ale nedostatečně prozkoumaný kanabinoid. Moderní rostliny konopí obvykle obsahují méně než 1 % CBC, což ztěžuje studium a produkci ve velkém měřítku.
„V současné době neexistuje žádná rostlina konopí s přirozeně vysokým obsahem CBC,“ řekl van Velzen. „Zavedení tohoto enzymu do rostliny konopí by proto mohlo vést k inovativním léčivým odrůdám.“
Předběžné studie naznačují, že CBC má mimo jiné protizánětlivé, antikonvulzivní a antibakteriální vlastnosti, ačkoli její terapeutický potenciál zůstává mnohem méně prozkoumán než THC nebo CBD.
Tým také zjistil, že rekonstruované enzymy předků bylo snazší produkovat v mikroorganismech, jako jsou kvasinkové buňky, než v moderních typech, což znamená, že je lze využít k efektivnější syntéze kanabinoidů. To zvyšuje možnost produkce vzácných kanabinoidů bez spoléhání se na pěstování rostlin, což má důsledky jak pro výzkum, tak pro vývoj léků.
„Prostřednictvím racionálního inženýrství těchto předků jsme navrhli hybridní enzymy, které umožnily identifikovat klíčové mutace aminokyselin, které jsou základem funkčního vývoje kanabinoidních oxidocykláz,“ napsal tým. „Ancesrální a hybridní enzymy také vykazovaly jedinečné aktivity a ukázalo se, že je snazší produkovat heterologně než jejich existující protějšky. Celkově tato studie přispívá k pochopení původu, evoluce a molekulárního mechanismu kanabinoidních oxidocykláz, což otevírá nové perspektivy pro šlechtění, biotechnologické a lékařské aplikace.“
Studie byla zveřejněna v Plant Biotechnology Journal.
Zdroj: Wageningen University & Research
Čerpáme z těchto zdrojů: google.com, science.org, newatlas.com, wired.com, pixabay.com
