close
Наука

Исследователи наконец обнаруживают гены, которые производят ТГК и КБР

ДНК животных и растений имеет форму двойной спирали.
Блог-Cannabis

Хотя геном растения каннабиса был секвенирован в 2011, исследователи изо всех сил пытались изолировать гены, ответственные за производство двух наиболее важных химических веществ на заводе.

До сих пор. Совместные усилия Канады и США помоглиидентификатор гены, которые производят THC (компонент, вызывающий зависание) и CBD (соединение, наиболее известное своими медицинскими приложениями).

Люди употребляли каннабис в течение тысячелетий, но ученые до сих пор в значительной степени не знают о рождении химических соединений растения (каннабиноидов), которые влияют на человека ... Однако открытие, обнаруженное на первой карте генома каннабиса, подробно таким образом, расположение генов на хромосомах показывает нам, что старые древние вирусы колонизировали геном растения и ускорили эволюционный процесс его ДНК, чтобы предложить нам ТГК и КБР...

Основным препятствием для обнаружения этих генов было обилие того, что исследователи называют «мусорной ДНК», генетической информацией, которая была сбрасыта в геном каннабиса вирусами в годы его эволюции. Фактически, между 70 и 75 процентом марихуаны и ДНК конопли поступает из этих ретровирусных источников, говорит Тим ​​Хьюз, молекулярный генетик в Центре исследований клеточных и биомолекулярных исследований Доннелли в Университете Торонто.

Например, ретровирусы, такие как ВИЧ, способны вставлять свою ДНК в геномы других видов, говорит Хьюз.

«Люди, растения и практически все организмы имеют что-то подобное - около половины человеческого генома возвращается к вирусным источникам.

По словам исследователейЭто открытие значительно облегчит манипулирование лекарственными уровнями ТГК и КБР, содержащимися в растении, для удовлетворения разнообразных предпочтений пациентов на недавно легализованном канадском рынке.

«Вы можете обрабатывать ген только тогда, когда знаете, где он»

сказал Харм ван Бакель, один из сотрудников исследования, который также является экспертом в области геномики в Медицинской школе Икана на горе Синай, Нью-Йорк.

«И вам также нужно знать о остальной части последовательности геномов, чтобы вы могли однозначно ориентировать ген интереса и не отвлекаться ... другими вещами, которые выглядят так», - сказал Бакель. Звезда Торонто.

Но эта масса вирусной ДНК не только не позволила исследователям увидеть гены THC и CBD, но, вероятно, также способствовала их развитию. Хьюз говорит, что клеточные механизмы, которые обычно сохраняют генетический порядок, могут быть сорваны длинными и повторяющимися последовательностями окружающей вирусной ДНК. И вместо того, чтобы сохранить гены в их первоначальной форме, ошибочные механизмы реорганизовали бы их последовательность для создания существующих генетических моделей. Воздействие клеточных механизмов на вирусную ДНК может привести к ошибкам, которые приводят к генетическим изменениям в растениях, таких как каннабис.

читать, как
Самые популярные штаммы 15

По словам Тима Хьюза, эти «ошибки» имеют «почти наверняка», способствовало развитию генов ТГК и КБР.

Исследование, в котором предварительная версия была опубликована онлайн в этом месяце журналом Исследование генома, также показало, что THC и CBD продуцируются отдельными генами.
Существование другого активного гена, который продуцирует продукт, известный как каннабихромон или CBCмогут иметь как лекарственные, так и слегка опьяняющие эффекты у людей.

Еще одна причина, по которой гены избежали ученых, - это незаконный статус растения. Как ни странно, хотя мы хорошо понимаем, как THC и CBD влияют на людей, мы не знаем, как гены, которые производят их, для самого растения.

Открытие генов значительно облегчит выращивание каннабиса с конкретными уровнями двух первичных соединений. Он также позволяет исследователям определять, какие гены ответственны вкус и запах которые характеризуют различные штаммы. Тем не менее, несмотря на то, что геном с хромосомами 10 был секвенирован в 2011, расположение этих ключевых генов оставалось скрытым в океане вирусной ДНК до сегодняшнего дня ...

Хромосомная карта каннабиса

«Хромосомная карта является важным фундаментальным ресурсом для проведения исследований, которые, несмотря на широкое использование каннабиса, отстают от других культур из-за ограничительного законодательства», - говорит профессор Хьюз Тим Доннелли Центр клеточных и биомолекулярных исследований и соучредитель исследования.

Согласно Хьюзу, эти вирусы могли бы ускорить процесс эволюции, который привел к мутации одного ферментативного гена в каннабисе в два гена, что в конечном итоге дало бы нам ТГК и КБД.

«Белки [для THC и CBD] встроены в этот огромный беспорядок вирусоподобных последовательностей. Известно, что эти последовательности способствуют перестройке хромосомы, и на самом деле они немного опасны ».

Старые вирусы способствовали эволюции конопли

Ферменты, продуцирующие THC и CBD, кодируются генами синтетической каннабидиоловой кислоты THCA и CBDA соответственно. Оба находятся в хромосоме 6 из десяти хромосом, в которых обусловлен геном каннабиса. Там гены фермента окружены большими участками скремблированной ДНК вирусов, которые колонизировали геном миллионы лет назад. Эта вирусная ДНК, или ретро-элементы, как ее называют, создала свои копии, которые распространились через геном, прыгнув в другие участки ДНК клетки-хозяина.

читать, как
Панама Красный, чистый рекреационный штамм Sativa

Генетические последовательности синтаз THCA и CBDA практически идентичны, что подтверждает идею о том, что они происходят от того же гена, который был продублирован миллионы лет назад. Со временем одна или обе копии гена скремблировались в результате вторжения ретроэлементов, и, развиваясь по отдельности, они в конечном итоге продуцировали два разных фермента: синтазу CBDA, обнаруживаемую в конопле (тип волокна), и синтазу THCA в тип наркотика (марихуана).

Трудно сказать, как выглядела каннабис до того, как древние вирусы помогли ей развить свойства, которые мы знаем сегодня. Но, по словам Хьюза, некоторые из его ближайших родственников - безвредные растения, такие как шелковица и хмель ...

Исследователи ожидают, что карта ускорит селекционные усилия для создания новых штаммов с желаемыми медицинскими свойствами, а также сортов, которые можно выращивать более устойчиво или с повышенной устойчивостью к болезням и вредителям.

Поскольку ферменты очень похожи на уровне ДНК, до настоящего исследования не было даже ясно, кодируются ли они разными генами или двумя версиями одного и того же гена. Тот факт, что большинство штаммов производят как КБД, так и ТГК, несмотря на усилия селекционеров по выращиванию сортов конопли без ВТВ для пользователей, стремящихся избежать этого, еще больше усугубляет эту путаницу.

Хромосомная карта теперь ясно показывает, что в игре участвуют два разных гена, что должно позволить им разделяться во время размножения для выращивания растений, не содержащих ТГК.

Какой смысл?

Такие карты необходимы для улучшения нашего обедневшего понимания растения каннабис. Карта Хьюза и его коллег уже приносит дивиденды, помимо открытия возможной роли вирусов в производстве ТГК и КБР. По словам исследователей, они также определили ген, ответственный за выработку третьего каннабиноида, который называется CBC.

И еще многое предстоит узнать о растении, которое регулярно потребляют многие люди, но наука еще не поняла.

По словам Хьюза, «случайно, что ТГК и КБР оказывают влияние на людей, если предположить, что эти соединения развились задолго до того, как люди будут ходить по Земле ...



Ключевые слова: ДНКгенетическийштамм