Тіпті өте аз мөлшерде жүйке зақымдануы мен салдануды тудыруы мүмкін екі өсімдік ауырсыну, безгек, қатерлі ісік және ауыл шаруашылығы зиянкестерімен күресуге пайдалы қасиеттері бар қосылыстарды да қамтиды. Ғалымдар осы күрделі химиялық процестердің бір бөлігін зертханалық жағдайда қайталаудың жолын тапты, бұл табиғи өнімдер негізінде неғұрлым тұрақты емдеу әдістерін жасауға мүмкіндік беруі мүмкін.

Улы өсімдіктерді зерттеу

Зерттеу барысы бөріқарақат (аконит) пен көкнәрге (живакость) арналды. Бұл жұмысқа Мичиган штаты университеті мен Чехия ғылым академиясының мамандары қатысты. Нәтижелері Molecular Plant журналында жарияланды. Бұл өсімдіктер мыңдаған жылдар бойы әлемнің түрлі медициналық дәстүрлерінде қолданылып келеді. Олар адам ағзасына әртүрлі жолдармен әсер етеді, сондықтан олардың синтез механизмдерін түсіну ғылым үшін жаңа бағыттар ашуы мүмкін.

Өсімдіктердің химиялық мүмкіндіктері

Қазіргі ғылым жетістіктеріне қарамастан, өсімдіктер күрделі табиғи химиялық қосылыстарды жасау қабілетімен ерекше болып қала береді. Миллиондаған жылдар бойы эволюция барысында олар тіршілік ету үшін молекулалардың кең арсеналын дамытты. Бұл қосылыстардың көпшілігі күнделікті өмірде қолданылады, мысалы, кофеин, капсаицин, ментол, ванилин және өсімдіктерден алынған немесе олардың үлгісімен жасалған бірқатар дәрі-дәрмектер.

Арнайы метаболиттерді зерттеу

Мичиган штаты университетінің зертханасында табиғи заттар — арнайы метаболиттер зерттеледі, оларды іс жүзінде қолдануға болады. Соңғы жылдары назар көкнәрге (дельфиниум) аударылды, оның гүлдерінің пішініне байланысты осылай аталады. Ғалымдар бұл өсімдіктің жоғары уыттылығы бар, бірақ медицина үшін әлеуетті пайдалы болып саналатын дитерпеноидты алкалоидтарды қалай синтездейтінін анықтауға тырысты.

Биохимиялық жолдарды ашу

Дитерпеноидты алкалоидтар — өсімдік қосылыстарының екі ежелгі және ірі тобының қасиеттерін біріктіреді. Олардың құрылымы соншалықты күрделі, сондықтан ғалымдар ондаған жылдар бойы олардың түзілу механизмін түсінуге тырысып келеді. Бұл отбасының ең танымал қосылыстарының бірі — аконитин — шамамен 200 жыл бұрын бөлініп алынған, бірақ әлі күнге дейін зертханада синтезделмеген.

Халықаралық ынтымақтастық

Жоба АҚШ пен Чехия зертханаларының ынтымақтастығы арқасында жүзеге асты. Халықаралық команда күш біріктіріп, бөріқарақат пен көкнәрдің дитерпеноидты алкалоидтарды жасау үшін қолданатын биохимиялық қадамдарының нақты тізбегін анықтауды мақсат етті.

Молекулалық талдау және синтез

Ғалымдар екі өсімдіктің бірнеше түрін зерттеп, мыңдаған гендерді талдап, қажетті тіндерде белгілі бір уақытта белсенетіндерін анықтады. Биосинтетикалық жолды құрастыруды конвейерлік желіге ұқсатуға болады: егер бір қадам орындалмаса, әрі қарай синтездеу мүмкін емес.

Өсімдіктер арнайы метаболиттерді өте аз мөлшерде және баяу өндіретіндіктен, олардың синтезінің биохимиялық жолдарын анықтау бұл қосылыстарды кең көлемде өндіру және іс жүзінде қолдану үшін аса маңызды. Жол ашылғаннан кейін ғалымдар қосылысты жасауға қажетті генетикалық нұсқауларды модификацияланған ағзаға, мысалы, ашытқыға енгізе алады. Бұл тәсіл әрі қарайғы зерттеулер мен әзірлемелер үшін қажетті затты көбірек алуға мүмкіндік береді, болашақта табиғи өнімдер негізінде жаңа дәрі-дәрмектер жасауға жол ашады.

Темекімен тәжірибе

Бөріқарақат пен көкнәрден алынған гендер жиынтығы анықталған соң, зерттеушілер бұл генетикалық нұсқауларды темекі өсімдігіне енгізді. Темекі тірі фабрика ретінде өсімдіктердің химиялық процесін қайталау мүмкіндігін тексеру үшін пайдаланылды. Талдау нәтижесінде модификацияланған темекі өсімдіктері қажетті биохимиялық жолды сәтті жинақтағаны анықталды. Алты түрлі фермент бірігіп, молекулаға күрделі құрылым беретін және азот көзімен толықтыратын дитерпеноидты алкалоид — атисиниумды синтездеді.

Болашақ зерттеулердің перспективалары

Атисиниум синтезінің алғашқы биохимиялық қадамдарын анықтау дитерпеноидты алкалоидтардың кеңірек отбасын және олардың медицина үшін әлеуетті пайдалы қасиеттерін зерттеудің маңызды бастамасы болды. Жұмыстың мақсаты — осы өсімдіктердің табиғи әлеуетін пайдалануға мүмкіндік беретін экологиялық таза және тұрақты құралдар жасау.