Разгадан самый важный секрет опиумного мака
Ученые университета Калгари (Канада), работающие под руководством профессора Питера Фаччини (Peter Facchini), идентифицировали гены, обеспечивающие способность этого растения синтезировать алкалоиды кодеин и тебаин. Результаты работы, опубликованной в предварительной on-line версии журнала Nature Chemical Biology в статье «Dioxygenases catalyze the O-demethylation steps of morphine biosynthesis in opium poppy», открывают новые альтернативные возможности производства эффективных обезболивающих средств с помощью генетически модифицированных микроорганизмов или растений.
Кодеин на сегодняшний день является самым широко используемым во всем мире опиатов и одним из наиболее популярных обезболивающих средств. Кодеин можно выделять непосредственно из растений, однако основную его часть синтезируют из морфина, содержащегося в растениях опиумного мака в гораздо бОльшем количестве. В печени кодеин с помощью специфичного фермента конвертируется в морфин, обладающий выраженным болеутоляющим действием. Привыкание к кодеину вырабатывается намного хуже, чем к морфину, поэтому его широко применяют как обезболивающее и противокашлевое (другое производное морфина – героин – тоже поначалу продавался как средство от кашля).
Алкалоид тебаин содержится в опиумном маке в еще меньшем количестве. Непосредственно тебаин не нашел терапевтического применения, однако некоторые его производные, получаемые при помощи реакций химического синтеза, используются в качестве мощных анальгетиков и в заместительной терапии опиатной наркомании.
Исследователи проанализировали около 23 000 генов опиумного мака с помощью современных методов геномики, в результате чего обнаружили два гена, кодирующие ферменты тебаин-6-О-деметилазу (thebaine 6-O-demethylase, T6ODM) и кодеин-О-деметилазу (codeine O-demethylase, CODM), обеспечивающие конвертацию тебаина и кодеина в морфин.
Окончательное подтверждение полученных результатов авторы получили путем подавления экспрессии идентифицированных генов с помощью вирусных векторов, останавливающего процесс синтеза морфина в растениях опиумного мака на стадиях тебаина и кодеина.
По словам Фаччини, посвятившего свою карьеру изучению уникальных свойств опиумного мака, на поиски ферментов, кодируемых двумя идентифицированными генами, ученые потратили уже более 50 лет. Поэтому обнаружение не только ферментов, но и кодирующих их генов является важным достижением, равносильным идентификации гена, ответственного за развитие какого-либо серьезного заболевания.
Это открытие позволит ученым создать генетически модифицированные растения опиумного мака, в которых процесс синтеза опиатов будет останавливаться на кодеине или тебаине. В ближайшем будущем исследователи планируют заняться созданием генетически модифицированных дрожжей или бактерий, использование которых в биореакторах в будущем позволит значительно снизить стоимость производства кодеина и других используемых в медицине опиумных анальгетиков.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам EurekAlert: Unlocking the opium poppy's biggest secret.
16.03.2010