a déchiffré le secret d'une plante de millénaire

Pendant les millénaires, la médecine ayurvédique a vénéré Ashwagandha pour ses propriétés de guérison extraordinaires. Maintenant, une équipe de chercheurs a découvert la carte exacte que l'usine utilise pour fabriquer ses composés médicinaux, une constatation qui promet de transformer la sagesse ancestrale en médicaments du futur.

Pendant des millénaires, des plantes telles que Ashwagandha (Somnifera avec), connu en Occident sous le nom de «ginseng indien», sont des piliers de la médecine traditionnelle, comme l'ayurveda en Inde, où il est utilisé pour que ses propriétés soulagent le stress. La clé de son pouvoir réside dans des molécules complexes appelées Withanolidesqui ont démontré un énorme potentiel pharmacologique dans les études modernes.

Cependant, malgré la connaissance de son existence et de ses avantages, un grand mystère a limité son utilisation à grande échelle: comment ces composés fabriquent-ils exactement? L'absence de ce «manuel d'instructions» génétique a été un obstacle à les produire en laboratoire et à développer de nouveaux médicaments.

Une nouvelle étude, dont les résultats sont publiés Nature Communications, a réussi à déchiffrer une partie fondamentale de cette énigme. Une équipe de scientifiques a identifié un ensemble de gènes qui fonctionnent comme une chaîne de montage moléculaire pour créer des ananolides, ouvrant la porte à sa production biotechnologique et l'exploration de tous ses potentiels thérapeutiques: des études pharmacologiques détaillées soulignent le large spectre des activités biologiques des Pules et les candidats pour les médicaments inspirés par Fuzcus inspiré par Funes, ils ont souligné les auteurs. de cette enquête dans votre article.

Recette génétique

Avec les ananolides sont des composés chimiques qui se trouvent principalement dans les plantes de la famille de Solanáceasla même chose à laquelle appartiennent la tomate, la pomme de terre ou le poivre. Bien qu'environ 1 200 types de withanolides différents aient été identifiés, jusqu'à présent, une seule enzyme spécifique de son processus de fabrication était connue, une connaissance très limitée pour un domaine aussi prometteur.

Pour résoudre ce puzzle, les chercheurs ont adopté une stratégie « génomique comparative ». Tout d'abord, ils ont séquencé le génome complet d'Ashwagandha, obtenant leur carnet d'instructions génétiques. Ensuite, ils ont comparé ce génome à ceux de neuf étages de la famille Solanáceas, certains qui produisent des ananolides et d'autres qui ne le font pas. La logique était simple: si un groupe de gènes est responsable de la fabrication de ces composés, il devrait être présent dans les plantes productrices et absentes ou différentes dans lesquelles ils ne les produisent pas.

Le résultat a été une découverte clé: ils ont trouvé un grappe de gènes conservé dans toutes les plantes productrices de banolides. Un cluster génétique est un groupe de gènes qui sont physiquement ensemble sur le chromosome et collaborent dans la même tâche métabolique, comme s'ils étaient les opérateurs d'une usine située un côté les unes des autres dans une chaîne de montage. Ce cluster contenait les gènes candidats parfaits pour la tâche: des enzymes spécialisées dans la modification des molécules, telles que Cytochrome P450 (CYP) et d'autres connus pour leur rôle dans la création de métabolites complexes dans les plantes.

Reconstruire l'usine en laboratoire

L'identification des gènes n'était que la première étape. Pour confirmer leur fonction, les scientifiques devaient les voir en action. Étant donné que l'étude de ces processus directement à l'usine est extrêmement complexe, ils se sont tournés vers le Ingénierie métaboliqueen utilisant deux organismes modèles comme «usines de substitution».

Premièrement, ils se sont concentrés sur le levure connu comme Saccharomyces cerevisiae. La levure est un micro-organisme largement utilisé en biotechnologie. Les chercheurs l'ont modifié génétiquement pour produire le précurseur chimique nécessaire pour démarrer l'itinéraire des ananolides. Pour ce faire, ils ont désactivé certaines des voies métaboliques de la levure et inséré les gènes végétaux. Bien qu'ils aient fait produire la levure le composé initial, le processus a présenté certains défis, tels que l'apparition de-produits indésirables.

Comme alternative, ils ont utilisé une usine de tabac à croissance rapide connue sous le nom Nicotien benthamienqui à son tour est un outil très populaire en biologie des plantes. Étant une plante, ce système était plus prêt pour gérer la chimie des stéroïdes végétaux. En surexpression de jusqu'à 15 gènes en même temps, ils ont réussi à produire efficacement la molécule précurseur, surmontant les problèmes observés dans la levure et créant une plate-forme robuste pour tester les gènes de cluster.

La chaîne d'assemblage exposée

Une fois qu'ils avaient leurs usines de laboratoire de «laboratoire», les scientifiques ont commencé à introduire les gènes clés d'Ashwagandha pour observer ce que chacun a fait. Ce qu'ils ont découvert était l'équivalent d'une chaîne d'assemblage moléculaire parfaitement coordonnée.

Le processus commence lorsqu'une molécule de base entre dans la chaîne et est reçue par une première enzyme, qui agit comme un opérateur spécialisé en ajoutant un petit groupe chimique dans un endroit précis. Immédiatement après, la molécule déjà modifiée passe à une deuxième enzyme, qui effectue une deuxième altération dans une autre partie de sa structure.

L'étape culminante survient lorsqu'une équipe de deux autres enzymes travaille ensemble pour effectuer les transformations finales: ils plient et ferment une section de la molécule pour former une structure en forme d'anneau. Cet anneau est l'entreprise chimique qui définit le withanolides et est essentiel pour leurs propriétés médicinales.

Pour confirmer que cette chaîne d'assemblage a fonctionné exactement comme celle à l'intérieur de l'usine d'Ashwagandha, et pas seulement en laboratoire, les chercheurs ont utilisé une technique pour « désactiver temporairement » chacun de ces gènes dans les plantes vivantes.

En faisant taire un gène, la production de withanolides s'est arrêtée à ce stade de la chaîne, ce qui a entraîné l'accumulation du produit à partir de l'étape précédente. Ce résultat a été la preuve finale qui a confirmé le rôle et l'ordre exact de chaque enzyme dans le processus de fabrication.

De la plante du millénaire à la drogue moderne

Cette étude représente une avance fondamentale. Lors de la révélation des machines génétiques derrière la production de withanolides, non seulement un mystère biologique ancien est résolu, mais aussi ressentir les fondations pour Production biotechnologique de ces précieux composés.

Au lieu de s'appuyer sur l'extraction lente et coûteuse des plantes, d'autres plantes pourraient être programmées pour agir comme biophabrique, produisant des silhanolides spécifiques en grande quantité et contrôlés.

Cela faciliterait considérablement la recherche sur ses propriétés anti-canancer, anti-inflammatoire et neuroprotectrices, et pourrait accélérer le développement d'une nouvelle génération de médicaments inspirés de la sagesse de la médecine traditionnelle.