Fyysisen ja geneettisen kartan luominen Cannabis sativasta

The Kannabis sativa kasveja käytetään yleisesti erilaisiin lääkkeisiin, maatalous, teollisiin ja virkistyskäyttöön ympäri maailmaa. Laajasta käytöstä huolimatta on vain vähän geneettistä tietoa, joka antaa tukevaa näyttöä sen lääkkeistä, kemialliset ja/tai psykoaktiiviset ominaisuudet.

Tätä varten tutkijat Yhdysvalloissa kehittivät äskettäin fyysisen ja geneettisen kartan Kannabis sativa helpottaa tämän kasvin esittämien geneettisten ja molekyylimekanismien lisätutkimuksia. Tutkimus julkaistiin lehdessä Genomitutkimus.

Yarygin | Shutterstock

Varhaiset genomikokoonpanotutkimukset Kannabista

Vaikka biosynteesi kannabinoidiyhdisteiden sisällä Kannabis sativa kasvi voi vaihdella suuresti käytetyn jalostuskäytännön mukaan, kannabiksen kahden runsaimman kannabinoidin uskotaan olevan peräisin yhdestä yhteisestä lähteestä, joka tunnetaan nimellä kannabigeriolihappo (CBGA).

Tetrahydrokannabinolihapon (THCA) ja kannabidiolihapon (CBDA) tuotanto aloitetaan sitten CBGA:n reaktiolla THCA -syntaasin ja CBDA -syntaasin kanssa, vastaavasti.

Vaikka varhaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että näiden kahden entsyymin ilmentymisellä on suora rooli lopullisen kannabinoidipitoisuuden määrittämisessä, on edelleen rajallista ymmärrystä siitä, mitkä mekanismit ovat vastuussa näiden entsyymien lisääntyneestä tai alentuneesta ekspressiosta.

Tämän epävarmuuden ratkaisemiseksi on ehdotettu kahta eri genomikokoonpanoteoriaa. Eräässä teoriassa, sekä CBDA- että THCA -syntaasi ovat toisiaan poissulkevia alleeleja. Toisessa teoriassa, oletetaan, että nämä kaksi entsyymiä liittyvät läheisesti toisiinsa. Kuitenkin, tietty kannabiksen kanta määrittää lopulta kunkin entsyymin aktiivisuuden tason biosynteesin aikana.

Vuonna 2011, ryhmä tutkijoita yritti järjestää uudelleen Finolan (FN) hamppukasvin näiden kahden teorian pätevyyden määrittämiseksi; kuitenkin, ne jäivät epäonnistuneiksi suuren hajanaisuuden vuoksi.

Kartoitus Kannabista perimä

Vuonna 2019 Genomitutkimus opiskella, tutkijat yhdensivät Pacific Biosciences (PacBio) -yksikön pitkään luetun yksimolekyylisen reaaliaikaisen (SMRT) genomisen DNA:n (gDNA) sekvensoinnin naispuolisen huumeiden tyyppisestä Purple Kush -kasvista ja urospuolisen FN-hamppukasvin. Koska sekä PK- että FN -kasvien geneettiset kartat olivat suhteellisen johdonmukaisia, tutkijat päättivät yhdistää kaksi geneettistä karttaa täydelliseen analyysiin.

Sekä PK- että FN -kasvien geneettisen kartan analyysi osoitti erityisen vahvan taipumuksen sekä geenien läsnäolon että rekombinaation esiintymiseen kromosomien päiden lähellä. Yleensä ottaen, tutkijat havaitsivat, että geenien organisaatio sekä PK- että FN -kasveissa muistutti läheisesti sitä, mitä havaitaan viljatuotteissa, kuten maississa, ohraa ja vehnää. On tärkeää huomata, että on harvinaista, että tämäntyyppinen geneettinen malli näkyy muissa kuin viljatuotteissa.

Tässä tutkimuksessa tuotetussa geneettisessä kartassa oli erityisen ainutlaatuista kannabikromaanihapon (CBCA) syntaasia koodaavan geenin tunnistaminen. Tämä löytö perustui siihen tosiseikkaan, että tämän geenin nukleotidikuviot olivat 96% identtisiä THCA -syntaasigeenin kanssa.

Tämän geenin entsyymiaktiivisuus määritettiin myöhemmin lisäämällä CBGA -substraattia selkeytettyyn elatusaineeseen, jota seurasi tämän reaktion tuotteiden analyysi korkean suorituskyvyn nestekromatografialla (HPLC). CBCA:n suuri kertyminen vahvisti, että tutkijat olivat itse asiassa tunnistaneet CBCA -syntaasia koodaavan geenin.

Mitä tutkimus tarkoittaa?

CBCA -syntaasia koodaavan geenin tunnistaminen tarjoaa lupaavan mahdollisuuden monenlaisiin tuleviin farmakologisiin tutkimuksiin. Esimerkiksi, CBC:n kipua lievittävät ominaisuudet ovat seurausta sen kyvystä estää ankyriinityyppisten reseptoripotentiaalisten kanavien toimintaa, joilla on merkitystä käsityksessämme kivusta. CBC:hen on myös liitetty tiettyjä anti-inflammatorisia ominaisuuksia hiirien ruoansulatuskanavassa.

Ymmärtämällä tämän geenin roolia CBCA -syntaasin tuottamisessa, Tulevat jalostustekniikat voivat kohdistaa kantoja, joissa on enemmän määriä tätä geeniä, pyrkien hoitamaan tiettyjä sairauksia, kuten ärtyvän suolen oireyhtymää ja Crohnin tautia, jotka molemmat aiheuttavat potilaille korkeita suoliston tulehduksia ja kipuja.

Kiitokset

Tässä artikkelissa käsiteltyä työtä tukivat taloudellisesti Kanadan terveystutkimuslaitokset, samoin kuin National Institute of Health (NIH) National Institute of Allergia and Infectious Diseases.

• Kohokohdat ja tärkeimmät otokset vuoden 2019 Bostonin bakteerikokouksesta (BBM)
• Hyödynnä ihon mikrobiomin voimaa kehittää uusia lääkkeitä