Человечеству давно известно о целебных свойствах лекарственных растений вырабатывать различные лекарственные составы. Теперь химики MIT обнаружили новый способ увеличить фармацевтические возможности растений, генетически создавая их для производства неестественных вариантов их обычных продуктов.

Исследователи под руководством профессора Сары О'Коннор, добавили бактериальные гены к растению барвинка, чтобы прикрепить такие галогены как, например, хлор или бром к классу составов названных алкалоидами, которые растение производит естественным образом. Многие алкалоиды обладают фармацевтическими свойствами, а галогены, которые часто добавляют к антибиотикам и другим лекарствам, могут сделать лекарства более эффективными или сохраняться дольше в организме.

Первичная цель группы алкалоид, названный винбластин (vinblastine), обычно используется при лечении такого вида ракового заболевания как, Лимфома Ходжкина (Hodgkin's lymphoma). Профессор О'Коннор рассматривает винбластин и другие лекарства произведенные растениями как "леса", которые она может модифицировать при помощи ряда методов, повышая их эффективность.

"Мы пытаемся использовать биосинтетические механизмы растений, чтобы легко создавать целые диапазоны естественных продуктов" – сказал она. "Если вы очень часто испытываете структуру естественных продуктов, вы получаете другую или улучшенную их биологическую и фармакологическую деятельность"

Прикладные новые гены на растения практиковалось и ранее: В 1990-х годах ученые разработали кукурузу, которая могла бы производить инсектицид, названный Bt, который происходит из бактериального гена. Тем не менее, метод ОКоннор, известный как метаболическое проектирование, превосходит просто метод добавления гена, который кодируется для нового белка. Метаболические проектировщики работают над серией реакций, которые главные организмы используют для строительства новых молекул, добавляя гены для новых энзимов, которые в свою очередь восстанавливают форму этих синтетических путей. Это может провести к огромному ряду конечных результатов.

В предшествующих экспериментах, ОКоннор и ее студенты порождали корневые клетки барвинка, чтобы создавать новые компоненты, подпитывая их немного измененной версией их обычных исходных материалов. В новом исследовании, они создавали клетки, для того, чтобы выделить гены, которые кодируются для энзимов, подключающих хлор или бром к предшественникам винбластина и другим алкалоидам.

Два новых гена были извлечены из бактерий, которые естественным образом производят галогенизированные составы, так как генерировать такие составы естественным путем является редким явлением для растений. Также возможно, но все же очень трудно, синтезировать галогенизированные алкалоиды в лабораторных условиях.

Для того чтобы создавать алкалоиды, растения сначала преобразовывают аминакислоту триптофан в триптамин. После этого первого шага, требуется около дюжины реакций, чтобы растения могли произвести сотни других конечных продуктов. В новых генетически созданных растениях, бактериальный энзим с названием halogenase подключает атом хлора (или брома) к триптамину. Этот галоген остается в молекуле в течение всего процесса синтеза. В будущей работе, исследователи надеются создать целые растения барвинка, чтобы производить новые составы. Они также работают над улучшением производства синтеза, которое почти в 15 раз ниже, чем естественное производство алкалоидов у растений.