يوضح توضيح المسار الحيوي للقلويات Ipecacuanha كيف يمكن للأنواع النباتية ذات الصلة البعيدة أن تطور نفس المادة بشكل مستقل.
النباتات تنتج وفرة هائلة من المنتجات الطبيعية. العديد من المنتجات الطبيعية النباتية هي خاصة بالأصول وتحدث فقط في بعض العائلات النباتية ، وأحيانًا فقط في نوع واحد. ومن المثير للاهتمام ، ومع ذلك ، يمكن في بعض الأحيان العثور على نفس المواد في الأنواع ذات الصلة بعيدة. ومع ذلك ، في معظم الحالات ، لا يُعرف إلا المنتج النهائي وهو غير واضح إلى حد كبير كيف يتم إنتاج هذه المواد في النباتات. تحدث قلويدات ipecacuanha في نوعين من النباتات ذات الصلة البعيدة المعروفين باسم النباتات الطبية: في ipecac Carapichea ipecacuanhaالتي تنتمي إلى عائلة الجنطيان ، وفي ألانجيوم الحكيم (Alangium salviifolium) ، التي تنتمي إلى عائلة دوجوود ومعروفة من طب الايورفيدا.
وقد أظهرت الدراسات السابقة بالفعل أن كلا النوعين ينتجون قلويدات ipecacuanha. على وجه الخصوص ، كان مستخلص IPECAC (“Ipecac Syrup”) دواءًا على نطاق واسع للصيدلية فقط حتى الثمانينيات (خاصة في أمريكا الشمالية) ، يستخدم للحث في حالات التسمم. المواد المقطوعة النشطة هي السيفلين والأميتين ، وكلاهما مشتق من بروتوميتين السلائف ، ولكن لم يكن معروفًا إلى حد كبير كيف ينتجونها. في دراستين صغيرتين فقط تم تحديد بعض الإنزيمات في IPECAC ، ولكن معظم الإنزيمات لم تكن معروفة ولم تكن إنزيمات معروفة على الإطلاق في Alangium.
بالنسبة إلى Maite Colinas ، المؤلف الأول لقيادة الدراسة ومجموعة المشروع في قسم التخليق الحيوي للمنتجات الطبيعية في معهد ماكس بلانك للبيئة الكيميائية ، كانت الأسئلة الرئيسية هي: “آخر سلف مشترك من هذه الأنواع عاش أكثر من 100 مليون عام ، لذلك افترضنا أن النوعين قد طوروا طرقًا مستقلة لإنتاج Ipecac. كيميائيا وأنزيمية. “
في البداية ، وجد الفريق أن قلويدات ipecac موجودة إلى حد ما في جميع الأنسجة النباتية لكلا النوعين ، ولكن كميات أعلى بكثير تحدث في أنسجة الأوراق الصغيرة وفي الأعضاء النباتية تحت الأرض. من خلال مقارنة الأنسجة ذات المستويات العالية والمنخفضة من قلويدات IPECAC ، تم تحديد الجينات التي يمكن أن تشارك في التخليق الحيوي. المزيد من الاختبارات والتحول الوراثي لمحطة نموذجية سمحت بإعادة الإعمار التدريجي للمسار الحيوي في كلا النوعين. شغل المسار بعض المفاجآت في المتجر. على عكس التوقعات ، لا يبدو أن الخطوة الأولى في التخليق الحيوي يتم التحكم فيها بواسطة إنزيم ، ولكن بدلاً من ذلك تحدث تلقائيًا. وكانت مفاجأة أخرى تورط إنزيم غير عادي. كان بنيةها ثلاثية الأبعاد مختلفة تمامًا عن جميع الإنزيمات الأخرى التي تحفز نفس التفاعل ، وهي انشقاق جزيء السكر. “هذه الفئة من الإنزيمات عادة لا تشارك في إنتاج المنتجات الطبيعية. ربما يكون هذا هو السبب في أنه كان آخر إنزيم حددناه في هذه الدراسة” ، وفقًا لتقارير Maite Colinas.
ومن المثير للاهتمام ، تم اكتشاف إنزيم تنقيط السكر في نواة الخلية ، بينما يُعتقد أن الركيزة موجودة في الفجوة. بعد انقضاء السكر ، تكون المواد تفاعلية للغاية وبالتالي من المحتمل أن تكون سامة. عن طريق فصل الركيزة والإنزيم المكاني ، يتجنب النبات التراكم السام المفترض لهذه المركبات السامة. ومع ذلك ، إذا كانت العاشبة ، مثل اليرقات ، تتناول الطعام من النبات ، يتم تدمير الخلايا ، وتتجمع الإنزيم والركيزة وتشكل المواد السامة فقط كمواد دفاعية عندما تكون هناك حاجة إليها. وقد تم بالفعل وصف أنظمة دفاعية مماثلة مع الفصل المكاني للإنزيم والركيزة للمنتجات الطبيعية الأخرى ، على سبيل المثال للجلوكوزينات أو سابونين أو قلويدات الإندول المونتربنس. تستخدم النباتات مرارًا وتكرارًا آليات الدفاع وتستخدم المركبات المختلفة تمامًا كيميائيًا.
تشير مقارنة الإنزيمات المشاركة في التخليق الحيوي للنوعين النباتيين إلى أنها تطورت إنتاج نفس المجموعة من قلويدات بشكل مستقل عن بعضها البعض في سياق التطور. “نظرًا لأن التخليق الحيوي للقلويات Ipecac قد تطورت بشكل مستقل ، فقد يكون هذا المسار نموذجًا للبحث في تطور مسارات المنتجات الطبيعية. المستقلبات المصب ، لا سيما في ألانغوم (مثل أنبولوسين) ، فإن الأبحاث المثيرة للاهتمام في المستقبل ، حتى أن هناك تأثيرات صيدلانية كبيرة ، حتى يتم الاستبدال بشكل جيد. يوضح سارة أوكونور ، رئيسة قسم التخليق الحيوي للمنتج الطبيعي في MPI للبيئة الكيميائية ، وهي أهمية الدراسة ، أن الأنشطة الدوائية يمكن التحقيق فيها بمزيد من التفصيل “.
في مزيد من العمل ، يجب توضيح الخطوات النهائية للتخليق الحيوي ، لأنه حتى الآن ، لم يتم إظهار المسار الأيضي بأكمله فقط حتى البروتوميتين الوسيط المركزي ، لكن الخطوات إلى المنتجات النهائية لا تزال مفقودة.
المصدر :- Health & Medicine News — ScienceDaily
