Создание физической и генетической карты Cannabis sativa

В Каннабис сатива растение обычно используется в различных лекарственных, сельскохозяйственный в промышленных и рекреационных целях по всему миру. Несмотря на широкое распространение, остается мало генетической информации, подтверждающей его лекарственные свойства, химические и / или психоактивные свойства.

К этому концу, ученые в США недавно разработали физическую и генетическую карту Каннабис сатива для облегчения дальнейшего исследования генетических и молекулярных механизмов, проявляемых этим растением. Исследование опубликовано в журнале. Геномные исследования.

Ярыгин | Shutterstock

Ранние исследования сборки генома Каннабис

Хотя биосинтез каннабиноидных соединений в Каннабис сатива растение может сильно различаться в зависимости от используемых методов разведения, Считается, что два самых распространенных каннабиноида каннабиса происходят из одного общего источника, известного как каннабигероловая кислота (CBGA).

Производство тетрагидроканнабиноловой кислоты (THCA) и каннабидиоловой кислоты (CBDA) затем инициируется реакцией CBGA с THCA-синтазой и CBDA-синтазой, соответственно.

Хотя ранние исследования определили, что экспрессия этих двух ферментов играет прямую роль в определении окончательного содержания каннабиноидов, Остается ограниченное понимание того, какие механизмы ответственны за повышенную или пониженную экспрессию этих ферментов.

Чтобы устранить эту неопределенность, Были предложены две различные теории сборки генома. По одной теории, и CBDA-синтаза, и THCA-синтаза являются взаимоисключающими аллелями. Во второй теории предполагается, что эти два фермента тесно связаны. Тем не мение, конкретный штамм каннабиса в конечном итоге будет определять уровень активности каждого фермента во время биосинтеза.

В 2011, группа исследователей попыталась повторно секвенировать растение конопли Finola (FN), чтобы определить обоснованность этих двух теорий; тем не мение, они остались безуспешными из-за высокой фрагментации.

Составление карты Каннабис геном

В 2019 году Геномные исследования учиться, исследователи объединили секвенирование геномной ДНК (гДНК) из растения Purple Kush женского родительского типа лекарственного типа и мужского родительского растения конопли FN в режиме реального времени (SMRT) долгосрочным однокомолекулярным секвенированием (SMRT) Pacific Biosciences (PacBio). Поскольку генетические карты растений PK и FN были относительно последовательными, исследователи решили объединить две генетические карты для полного анализа.

Анализ генетической карты растений PK и FN продемонстрировал особенно сильную тенденцию присутствия генов и рекомбинации вблизи концов хромосом. Общий, исследователи обнаружили, что организация генов в растениях PK и FN очень похожа на ту, что наблюдается в зерновых продуктах, таких как кукуруза, ячмень и пшеница. Важно отметить, что этот тип генетической модели редко встречается в незерновых продуктах.

Что было особенно уникальным в генетической карте, полученной в этом исследовании, так это идентификация гена, кодирующего синтазу каннабихромениновой кислоты (CBCA). Это открытие было основано на том факте, что нуклеотидные паттерны этого гена на 96% идентичны гену THCA-синтазы.

Ферментативная активность этого гена была позже определена путем добавления субстрата CBGA к осветленной культуральной среде. с последующим анализом продуктов этой реакции методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Высокое накопление CBCA подтвердило, что исследователи действительно идентифицировали ген, кодирующий синтазу CBCA.

Что означает исследование?

Идентификация гена, кодирующего синтазу CBCA, открывает многообещающий потенциал для широкого спектра будущих фармакологических исследований. Например, анальгетические свойства CBC являются результатом его способности блокировать активность потенциальных каналов рецепторов анкиринового типа, которые играют роль в нашем восприятии боли. Общий анализ крови также был связан с определенными противовоспалительными свойствами в желудочно-кишечной системе мышей.

Понимая роль этого конкретного гена в производстве синтазы CBCA, будущие методы селекции могут быть нацелены на штаммы, которые проявляют более высокие количества этого гена, для лечения конкретных заболеваний, таких как синдром раздраженного кишечника и болезнь Крона, Оба эти фактора вызывают у пациентов сильное воспаление кишечника и боль.

Благодарности

Работа, обсуждаемая в этой статье, финансировалась Канадскими институтами исследований в области здравоохранения. а также Национальным институтом здравоохранения (NIH), Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний.

• Основные моменты и ключевые выводы Бостонской конференции по бактериям 2019 г. (BBM)
• Использование возможностей микробиома кожи для разработки новых терапевтических средств