鴉片罌粟如何獲得他們的止痛屬性?
數(shù)千年 來,人類一直在轉(zhuǎn)向罌粟植物以獲得高溫或緩解疼痛。盡管我們在制藥方面取得了令人矚目的進(jìn)步,但我們對工廠的依賴并沒有太大變化; 罌粟花被用來制造兩種世界上使用最廣泛的止痛藥,嗎啡和可待因,以及咳嗽抑制劑諾斯卡品。
但是,罌粟植物(罌粟)是如何在開始時獲得緩解疼痛的特性的呢?
在過去的幾年里,英國,中國和澳大利亞的一個研究小組一直在研究這個問題,研究罌粟基因組,以確定這種植物如何發(fā)展其異常有效和有用的治療特性?,F(xiàn)在,今天(8月30日)發(fā)表在“ 科學(xué) ”雜志上的一項(xiàng)新研究詳細(xì)介紹了大部分罌粟基因組。該研究強(qiáng)調(diào)了關(guān)鍵的藥物生產(chǎn)基因何時以及如何發(fā)揮作用。
由于植物含有豐富的遺傳物質(zhì),包含幾個重復(fù)的部分,因此任務(wù)很艱巨。然而,拼湊基因組有助于追蹤罌粟的發(fā)展。
研究人員發(fā)現(xiàn),第一個重要的罌粟遺傳事件發(fā)生在大約1.1億年前。那是整個基因組,或至少非常大的基因組重復(fù)。 對于被子植物而言,這種情況并不少見,包括罌粟在內(nèi)的開花植物類別。但重復(fù)可能是重要的。研究報(bào)告的共同作者,英國約克大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)教授伊恩格雷厄姆說,當(dāng)生物體的遺傳物質(zhì)增加一倍時,基因組的一半可以自由進(jìn)化,而另一半則保持穩(wěn)定。
在罌粟的情況下,這種額外的遺傳物質(zhì)以一種非常重要的方式進(jìn)化,研究人員發(fā)現(xiàn):超過780萬年前,兩個基因融合并成為負(fù)責(zé)罌粟嗎啡和可待因生產(chǎn)的單一基因。這種“megagene”編碼一種酶,將前體罌粟分子轉(zhuǎn)化為最終成為可待因和嗎啡的化合物。沒有它,罌粟花只會將同一種前體分子轉(zhuǎn)化為化合物諾斯卡品,而植物則不會成為止痛藥。
對格雷厄姆來說,這是他們研究中最重要的發(fā)現(xiàn)之一。“知道基因是如何產(chǎn)生的,真的很令人滿意,”他告訴Live Science。
研究發(fā)現(xiàn),在 基因融合后,罌粟基因組再次復(fù)制并丟失了一些碎片。但是megagene對形成opiatestuck至關(guān)重要。與大多數(shù)有用的基因一樣,可能的是,這個基因是隨機(jī)突變,因?yàn)樗鼘χ参镉杏枚粩鄠鬟f。格雷厄姆說,對于生物學(xué)家來說,為什么鴉片罌粟可以保持其產(chǎn)生嗎啡和可待因的技能并不完全清楚,但可能是因?yàn)檫@些化學(xué)物質(zhì)可以抵御饑餓的食草動物。
其他一些罌粟秘密也有待解決。例如,參與生產(chǎn)嗎啡和可待因的其他酶可能早于700-8百萬年前megagene的到來,盡管研究小組并不確切知道何時。(換句話說,megagene并不是唯一參與罌粟花止痛藥生產(chǎn)的人。)格雷厄姆說,他也希望研究相關(guān)植物物種的基因組,看看為什么有些人會做或不做麻醉劑。
格雷厄姆說,目前,推斷罌粟如何獲得其藥用品質(zhì)以及基因組的樣子,足以幫助止痛藥行業(yè)。(盡管濫用阿片類藥物,仍然需要高質(zhì)量的止痛藥和姑息治療藥物,他補(bǔ)充說。)盡管園藝學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出主要產(chǎn)生阿片類藥物或諾斯卡品的超特異性菌株,但罌粟種植者一直在尋找生產(chǎn)方法。他說,更具可持續(xù)性和成本效益。
和任何其他作物一樣,可能存在遺傳修飾的空間,使罌粟花產(chǎn)生更多的藥劑,生長更快或抵抗感染。“基因組分析為我們提供了一個更有效地完成所有這些工作的平臺,”格雷厄姆說。
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