Natalia Dudareva Laboratuvarı

Purdue Ziraat Fakültesinde Seçkin Biyokimya Profesörü Natalia Dudareva laboratuvarında duruyor. Dudareva, kekik ve kekikte bulunan bir kanser önleyici bileşiğin biyosentetik yolunu haritalayan ve potansiyel farmasötik kullanım için kapıyı açan bir araştırma ekibine liderlik etti. Kredi: Purdue Tarımsal İletişim fotoğrafı/Tom Campbell

Kekik ve kekik, tümör gelişimini baskılayan bir kanser önleyici bileşiğe sahiptir, ancak domates sosuna daha fazlasını eklemek önemli fayda sağlamak için yeterli değildir. Bu bitkilerin gücünü açığa çıkarmanın anahtarı, oluşturulan bileşiğin miktarını artırmak veya ilaç geliştirme için bileşiği sentezlemektir.

Purdue Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, bileşenlerin ve gereken adımların bir tür moleküler tarifi olan biyosentetik yolunun haritasını çıkararak bileşiği farmasötiklerde kullanma yolunda ilk adımı attılar.

Purdue Ziraat Fakültesi Biyokimya Profesörü Natalia Dudareva, “Bu bitkiler önemli bileşikler içeriyor, ancak miktar çok düşük ve ekstraksiyon yeterli olmayacak” dedi., projeyi kim birlikte yürüttü. “Bu bileşiklerin nasıl oluştuğunu anlayarak, daha yüksek seviyelerde mühendislik tesislerine veya tıbbi kullanım için mikroorganizmalarda bileşiklerin sentezlenmesine yol açıyoruz.

“Şu anda bitki bilimi için harika bir zaman. Daha hızlı, daha ucuz ve çok daha fazla bilgi sağlayan araçlarımız var. Hücrenin içine bakmak gibidir; neredeyse inanılmaz.”

Pan Liao

Purdue’da doktora sonrası araştırmacı olan Pan Liao, Dudareva laboratuvarında çalışıyor. Liao, timol, karvakrol ve timohidrokinonun biyosentezini açıklayan bir makalenin ilk yazarıydı; Bazı bitkilerde bulunan tıbbi özelliklere sahip moleküler bileşikler. Kredi: Purdue Üniversitesi fotoğrafı/Tom Campbell

Timol, karvakrol ve timohidrokinon, kekik, kekik ve Lamiaceae familyasındaki diğer bitkilerde bulunan aroma bileşikleridir. Ayrıca antibakteriyel, antienflamatuar, antioksidan ve insan sağlığına faydalı diğer özelliklere sahiptirler. Purdue’nun Bitki Biyolojisi Merkezi’nin direktörü olan Dudareva, timohidrokinonun anti-kanser özelliklerine sahip olduğu ve özellikle ilgi çekici olduğunu söyledi.

Almanya’daki Martin Luther Üniversitesi Halle-Wittenberg ve Michigan Eyalet Üniversitesi’nden bilim adamları ile işbirliği içinde ekip, öncülleri timol ve karvakrolün oluşumu ve yol boyunca kısa ömürlü ara bileşikler dahil olmak üzere timohidrokinona giden tüm biyosentetik yolu ortaya çıkardı.

Bulgular, diğer bitkilerde sadece birkaç biyosentetik yolun keşfedildiği fenolik veya aromatik monoterpenler olarak adlandırılan bu bileşik sınıfının oluşumuna ilişkin önceki görüşleri değiştirdiğini söyledi. Çalışma, Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabında yayınlanan bir makalede ayrıntılı olarak açıklanmıştır.

Dudareva’nın laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı ve makalenin ilk yazarlarından Pan Liao, “Bu bulgular, bitkilerde ve diğer organizmalarda yüksek değerli bileşiklerin mühendisliği için yeni hedefler sağlıyor” dedi. “Birçok bitki sadece tıbbi özellikler içermekle kalmaz, aynı zamanda içindeki bileşikler gıda katkı maddesi olarak ve parfüm, kozmetik ve diğer ürünler için kullanılır.”

Artık bu yol bilindiğine göre, bitki bilimciler çok daha fazla faydalı bileşik üreten çeşitler geliştirebilir veya üretim için maya gibi mikroorganizmalara dahil edilebilir. İkinci yöntem, birçok bitki bazlı ürün için geçerli olduğu gibi, değerli bileşikleri elde etmek için bir fermantasyon sürecini içerdiğini söyledi.

Fermantasyon süreci yiyecek ve içecek, ilaç ve biyoyakıt üretimi için o kadar önemlidir ki Purdue artık bir fermantasyon bilimi uzmanı sunmaktadır.

Ulusal Bilim Vakfı’ndan 5 milyon dolarlık bir hibe araştırmayı destekledi. kullanma RNA sekanslama ve korelasyon analizi ile ekip, bitki doku örneklerinden 80.000’den fazla geni taradı ve timohidrokinon üretimi için gereken genleri belirledi. Ekip, bileşik yapısı hakkında bilinenlere ve metabolit profili oluşturma ve biyokimyasal testler yoluyla biyosentetik yolu belirledi.

Liao, “Yolda oluşan ara madde tahmin edilen şey değildi” dedi. “Hem timol hem de karvakrolün aromatik omurgasının, iki kararsız ara ürün aracılığıyla bir dehidrojenaz ile kombinasyon halinde bir P450 monooksijenaz tarafından a-terpinenden oluşturulduğunu, ancak P-simen, önerildiği gibi.”

Dudareva, yüksek verimli gen ekspresyon analizi gerçekleştirmek için RNA dizilimini kullanma yeteneği nedeniyle şimdi daha fazla yolun keşfedildiğini söyledi.

Bu araştırmanın sonuçlarının, diğer bitki türlerinin biyokimyası ve bitki bilimleri araştırmaları için de faydalı olacağını söyledi.

Dudareva, “Biz bilim adamları olarak, her zaman farklı sistem ve bitkilerdeki yolları karşılaştırıyoruz.” Dedi. “Her zaman yeni olasılıkların peşindeyiz. Ne kadar çok öğrenirsek, bir sonraki atılımın anahtarı olabilecek benzerlikleri ve farklılıkları o kadar çok tanıyabiliriz.”

Referans: Sandra T. Krause, Pan Liao, Christoph Crocoll, Benoît Boachon, Christiane Förster, Franziska Leidecker, Natalie Wiese, Dongyan tarafından “Lamiaceae’de timol, karvakrol ve timohidrokinonun biyosentezi sitokrom P450’ler ve kısa zincirli bir dehidrojenaz yoluyla ilerler” Zhao, Joshua C. Wood, C. Robin Buell, Jonathan Gershenzon, Natalia Dudareva ve Jörg Degenhardt, 20 Aralık 2021, Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı.
DOI: 10.1073/pnas.2110092118

Ulusal Bilim Vakfı Bitki Genomu Araştırma Programı (IOS 1444499) ve ABD Tarım Bakanlığı’nın Ulusal Gıda ve Tarım Enstitüsü (Hatch Projesi No.177845) bu araştırmayı finanse etti.





#Bitki #Bilimcileri #Kekik #Kekik #Gibi #Bitkilerde #Kanser #Önleyici #Bileşik #İçin #Tarif #Buluyor