Les chercheurs de Cornell ont exploité la puissance de la levure de boulanger pour créer une approche rentable et très efficace pour découvrir comment les plantes synthétisent les composés médicinaux et ont utilisé cette nouvelle méthode pour identifier les enzymes clés d’un arbre kratom.
L’aspirine, la morphine et certaines chimiothérapies sont des exemples de médicaments dérivés de composés naturels produits par les plantes. Comprendre comment une plante crée de tels composés start généralement par l’analyse des transcriptomes des plantes afin d’identifier jusqu’à des centaines de gènes susceptibles de coder pour les enzymes qui travaillent ensemble pour faciliter la output. Chaque gène doit ensuite être caractérisé biochimiquement à l’aide de substrats et de ailments de réaction spécifiques – une tâche laborieuse et coûteuse qui étouffe le processus de découverte.
Une nouvelle méthode de criblage à base de levure détaillée dans la revue Angewandte Chemie seize les interactions protéine-protéine entre les enzymes végétales, travaillant en tandem avec d’autres méthodes de criblage pour mieux identifier les gènes qui sont en fin de compte responsables de la façon dont une plante biosynthétise les composés médicinaux.
« Les méthodes traditionnelles trouvent des groupes de protéines qui existent dans la plante en même temps, mais notre méthode complète cela en examinant lesquels de ces groupes se regroupent physiquement et jouent bien les uns avec les autres », a déclaré Sijin Li, professeur adjoint de génie chimique et biomoléculaire. et auteur principal de l’étude. « Ce sont eux qui sont responsables du type de produits chimiques que nous pourrions vouloir extraire pour un produit pharmaceutique. »
Une fois que les gènes candidats sont prédits à l’aide de la transcriptomique végétale, la levure de boulangerie – du même style que celle utilisée pour brasser de la bière et cuire du soreness – est conçue avec les gènes qu’elle contient pour voir lesquels produisent des protéines qui interagissent les unes avec les autres. En conséquence, le nombre de gènes qui doivent ensuite être criblés biochimiquement est considérablement réduit.
« Cette méthode a été sous-utilisée pour la découverte de voies et élimine un gros goulot d’étranglement pour le criblage à haut débit », a déclaré Li. « C’est moins cher et furthermore sûr que l’utilisation de substrats chimiques, et c’est très efficace et précis. »
Li et son groupe de recherche ont démontré la méthode à foundation de levure utilisant des feuilles de kratom. Le kratom est un arbre tropical originaire d’Asie du Sud-Est et, bien que peu étudié, il a attiré l’attention de la communauté des chercheurs en raison de son potentiel pharmaceutique, selon Li.
« Il produit un produit chimique appelé mitragynine, que certains appellent un opioïde de nouvelle génération car il a un effet analgésique sans conduire à une dépression respiratoire dangereuse », a déclaré Li, qui a ajouté que la Meals and Drug Administration américaine a mis en garde contre l’utilisation du kratom. car or truck il n’a approuvé aucun médicament contenant l’arbre. « La production de mitragynine pure peut contribuer à réduire les risques associés à l’utilisation de la totalité de la matrice de kratom en conduisant finalement à un traitement moreover sûr. »
La méthode basée sur la levure a conduit à l’identification de six enzymes de kratom parmi 20 candidats prédits par le dépistage génétique pour produire de la mitragynine ou d’autres produits chimiques ciblés. Des assessments biochimiques ultérieurs ont montré qu’aucun des 14 candidats rejetés n’était une enzyme fonctionnelle, tandis que quatre des six identifiés par la méthode à base de levure étaient fonctionnels. Li a déclaré que la précision de la méthode ouvre la porte à un processus de découverte as well as efficace et à la poursuite des recherches sur l’arbre kratom.
« Pour les essais cliniques, le produit chimique doit être purifié à partir de la plante ou synthétisé en utilisant une approche chimique, ce qui est très coûteux », a expliqué M. Li. « En utilisant la méthode de la levure, nous pouvons produire de manière additionally économique de la mitragynine et d’autres produits chimiques qui pourraient nous conduire à de nouveaux produits pharmaceutiques. »
La recherche a été soutenue par les National Institutes of Health and fitness, la National Science Basis, le Cornell Atkinson Centre for Sustainability, le Cornell Institute for Electronic Agriculture et le Cornell Centre for Investigate on Programmable Plant Programs.
