Kiedy ludzie myślą o mięty, myślą o smaku swojej pasty do zębów, dokładnie o tym, co odświeża ich oddech. Albo myślą o smaku lodów, którego wszyscy uwielbiają nienawidzić, albo o olejkach eterycznych, które upiększają pokój. Ale za tą ogólną ideą mięty kryje się złożona rodzina roślin z wieloma różnymi Aplikacje.

Właśnie dlatego profesor nadzwyczajny College of Natural Science Björn Hamberger pracował ze swoim zespołem badawczym nad genetyczną i chemiczną ewolucją roślin z rodziny miętowatych, aby znaleźć możliwe zastosowania w przemyśle farmaceutycznym pole.

„Kiedy myślimy o mięty, to zazwyczaj te aromatyczne rośliny są ważne dla olejków eterycznych” – powiedział Hamberger. „Ale kiedy naturalne produkty mają znacznie szersze spektrum zastosowań, mogą sięgać aż do środków terapeutycznych, takich jak leki przeciw malarii, leki przeciw gruźlicy czy jaskra zabiegi”.

„Dla ludzi istnieje wiele powodów, aby przyjrzeć się tym naturalnym produktom, a rodzina mięty jest ogromna, obejmuje ponad 7000 gatunków i jest naprawdę bogata w chemię. Więc tutaj wszystko się zaczęło”, Hamberger powiedział.

Kiedy kilka lat temu zespół po raz pierwszy zaczął przyglądać się naturalnym produktom pochodzącym z mięty, odkrył możliwe szlaki chemiczne, które można wykorzystać do stworzenia pewnych leków. Zespół Hambergera nawiązał następnie współpracę z Robinem Buellem, byłym badaczem genomiki z MSU, aby uzyskać dostęp do laboratorium Buella University of Georgia, co pozwoliło im zebrać więcej danych na temat szerszej gamy gatunek.

Hamburger pracuje nad projektem od 2016 roku z dwoma doktorantami, Emily Lanier i Abigail Bryson, które następnie odkryły, jak ewoluowało kilka genomów rodziny mięty i jak te związki chemiczne pojawiły się w ciągu ostatnich 60-70 milionów lat.uszy.

„Są po prostu świetnym przykładem tego, jak współpraca może napędzać taki projekt, ponieważ mają bardzo różne pochodzenie” — powiedział Hamberger. „Abby jest znacznie bardziej zorientowana na genetykę i genomikę, a Emily jest znacznie bardziej chemikiem (i) biochemikiem. Ta dwójka to prowadziła projekt.”

Dzięki nowoczesnej technologii Hamburger powiedział, że był w stanie zarejestrować znacznie więcej danych genomowych, co pozwala im na bardziej sekwencjonowanie genomów roślin łatwo.

Lanier powiedział, że udało im się odkryć ogromną grupę genów w American beautyberry, członku rodziny mięty, która składa się z wielu różnych genów. Kiedy geny współpracują ze sobą, mogą kodować wiele różnych ścieżki.

Lanier porównał to do ciągu ozdób, z których każdy odgrywa inną rolę na ścieżce, ale wszystkie są spakowane razem w tym jednym grupa.

Bryson następnie zbadała, czy ta gromada była obecna u innych członków rodziny miętowców i ku jej zaskoczeniu, to był.

Hamberger powiedział, że jest to „współczesna migawka” tego, jak te klastry są składane i rozkładane, co pozwala zespołowi nauczyć się, jak tworzyć własne klastry genomowe, aby naśladować to wzór.

„Zajrzeliśmy do genomu tej rośliny, znaleźliśmy przepis na jakąś fajną chemię, a potem patrzymy na wszystkich dalekich kuzynów i okazuje się, że wszyscy mają dokładnie ten sam przepis, który udało im się zachować przez wiele, wiele pokolenia”, Lanier powiedział.

Lanier powiedział, że Bryson przyjrzał się „przepisom”, aby zobaczyć, jakie zmiany dokonały w nich gatunki na przestrzeni lat. Lanier następnie poskładała to wszystko razem, aby zobaczyć, co to stworzy, czyli szereg różnych chemikaliów, które można wykorzystać do stworzenia tego, co opisuje jako „naprawdę interesujący środek farmaceutyczny produkty”.

Produkty, które można by stworzyć na podstawie tego „przepisu miętowego”, obejmują środki odstraszające komary, możliwe naturalne przeciwutleniacze i żywność konserwanty.

Chociaż to odkrycie może prowadzić do bardziej naturalnych produktów w przemyśle farmaceutycznym, Hamberger i jego zespół napotkali problem: nie ma zrównoważonego sposobu na zebranie wszystkich roślin mięty w celu wyekstrahowania cząsteczek potrzebne.

„Chcemy tych cząsteczek chemicznych do nowoczesnych zastosowań, może to być zdrowie i nutraceutyki. Ale nie możemy po prostu wyjść i zebrać tych wszystkich roślin, aby wyekstrahować te molekuły”, Hamberger powiedział.

Używanie petrochemii do syntezy tych cząsteczek to kolejny sposób, w jaki mogliby je uzyskać, powiedział Hamberger, ale jest równie niezrównoważony, jak zbieranie rośliny.

Hamberger i jego zespół pracują obecnie nad odkryciem ścieżek, których używają do tworzenia tych produktów, aby mogli wykorzystać produkcję biotechnologiczną do ich samodzielnego tworzenia, zamiast wydobywać je z roślin. Jest to bardziej nowoczesne i zrównoważone podejście, które wykorzystuje technologię genetyczną do tworzenia samych związków, Hamberger powiedział.

Po utworzeniu tych związków Hamberger chętnie zacznie tworzyć bardziej ekologiczne produkty przy użyciu tych naturalnych chemikalia.

„Naprawdę chcę znaleźć zielony środek odstraszający komary” — powiedział Hamberger. „Są to naturalne produkty, które nie pozostają w naturze, nie są toksyczne dla ludzi ani problematyczne dla rozwoju nerwów u dzieci… Właśnie tym się ekscytuję. Ja, Emily (i Abby) wykonaliśmy fantastyczną robotę, ale właśnie do tego zmierzamy przyszły.”