A tal fine, scienziati negli Stati Uniti hanno recentemente sviluppato una mappa fisica e genetica di Cannabis sativa per facilitare ulteriori indagini sui meccanismi genetici e molecolari esibiti da questa pianta. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Ricerca sul genoma.
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Mentre la biosintesi dei composti cannabinoidi all'interno del Cannabis sativa pianta può variare notevolmente a seconda delle pratiche di allevamento utilizzate, si ritiene che i due cannabinoidi più abbondanti della cannabis provengano da un'unica fonte comune nota come acido cannabigerolico (CBGA).
La produzione di acido tetraidrocannabinolico (THCA) e acido cannabidiolo (CBDA) viene quindi avviata dalla reazione di CBGA con THCA sintasi e CBDA sintasi, rispettivamente.
Sebbene i primi studi abbiano determinato che l'espressione di questi due enzimi gioca un ruolo diretto nella determinazione del contenuto finale di cannabinoidi, rimane una comprensione limitata di quali meccanismi siano responsabili dell'espressione aumentata o ridotta di questi enzimi.
Per risolvere questa incertezza, sono state proposte due diverse teorie sull'assemblaggio del genoma. In una teoria, sia la CBDA sintasi che la THCA sintasi sono alleli che si escludono a vicenda. Nella seconda teoria, si ipotizza che questi due enzimi siano strettamente legati. Però, il ceppo di cannabis specifico alla fine determinerà il livello di attività di ciascun enzima durante la biosintesi.
Nel 2011, un gruppo di ricercatori ha tentato di risequenziare la pianta di canapa di Finola (FN) per determinare la validità di queste due teorie; però, rimasero senza successo a causa dell'elevata frammentazione.
Nel 2019 Ricerca sul genoma studio, i ricercatori hanno accoppiato il sequenziamento in tempo reale a singola molecola (SMRT) di Pacific Biosciences (PacBio) a lettura lunga del DNA genomico (gDNA) dalla pianta di Purple Kush di tipo farmaco-genitore femminile e dalla pianta di canapa FN del genitore maschio. Poiché le mappe genetiche di entrambe le piante PK e FN erano relativamente coerenti, i ricercatori hanno deciso di unire le due mappe genetiche per un'analisi completa.
L'analisi della mappa genetica di entrambe le piante PK e FN ha dimostrato una tendenza particolarmente forte sia per la presenza di geni che per la ricombinazione a verificarsi vicino alle estremità dei cromosomi. Globale, i ricercatori hanno scoperto che l'organizzazione dei geni nelle piante PK e FN assomigliava molto a quella osservata nei prodotti cerealicoli come il mais, orzo e frumento. È importante notare che è raro che questo tipo di modello genetico sia visto nei prodotti non cerealicoli.
Ciò che era particolarmente unico nella mappa genetica prodotta in questo studio era l'identificazione del gene che codifica per la sintasi dell'acido cannabicromenico (CBCA). Questa scoperta si basava sul fatto che i modelli nucleotidici di questo gene erano identici per il 96% al gene della sintasi THCA.
L'attività enzimatica di questo gene è stata successivamente determinata aggiungendo un substrato CBGA a terreni di coltura chiarificati, seguita da un'analisi dei prodotti di questa reazione mediante cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC). L'alto accumulo di CBCA ha confermato che i ricercatori avevano effettivamente identificato il gene che codifica per la CBCA sintasi.
L'identificazione del gene che codifica per la CBCA sintasi offre un potenziale promettente per un'ampia varietà di futuri studi farmacologici. Per esempio, le proprietà analgesiche del CBC sono il risultato della sua capacità di bloccare l'attività dei potenziali canali del recettore di tipo anchirina che svolgono un ruolo nella nostra percezione del dolore. Il CBC è stato anche associato a determinate proprietà antinfiammatorie nel sistema gastrointestinale dei topi.
Comprendendo il ruolo di questo particolare gene nella produzione di CBCA sintasi, le future tecniche di allevamento possono mirare a ceppi che mostrano quantità maggiori in questo gene nel tentativo di trattare malattie specifiche come la sindrome dell'intestino irritabile e il morbo di Crohn, entrambi causano ai pazienti alti livelli di infiammazione intestinale e dolore.
Il lavoro discusso in questo articolo è stato sostenuto finanziariamente dal Canadian Institutes of Health Research, così come il National Institute of Health (NIH) National Institute of Allergy and Infectious Diseases.
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