Молекула из тропического растения может стать ключом к созданию лекарства от рака

Канадские исследователи из Университета Британской Колумбии в Оканагане раскрыли, как тропические растения производят митрафиллин — редкое природное соединение, которое изучают из-за потенциальной противоопухолевой активности.

Результаты опубликованы в научном журнале The Plant Cell, а работа выполнена при поддержке канадских и американских научных фондов.

Учёные поставили цель разгадать молекулярный механизм, с помощью которого растения семейства мареновых (кустарники кратом и ункария, известная как «кошачий коготь») синтезируют митрафиллин. Это вещество относится к классу спирооксиндольных алкалоидов — молекул с необычной скрученной кольцевой структурой, для которых в лабораторных исследованиях описаны противовоспалительные и противоопухолевые свойства. Несмотря на многолетние исследования, точные биохимические шаги этого процесса оставались загадкой.

Дизайн исследования представлял собой фундаментальную биохимическую работу: учёные идентифицировали и охарактеризовали ферменты растений, отвечающие за синтез митрафиллина. В 2023 году команда под руководством доктора Тху-Тхуи Данг уже нашла первый фермент, который «скручивает» молекулу-предшественник в характерную спиральную форму. В новой работе аспирант Туан-Ань Нгуен обнаружил два критически важных фермента, работающих в тандеме. Один из них придаёт молекуле правильную трёхмерную структуру, а второй непосредственно превращает её в готовый митрафиллин.

Основной вывод исследования: растения используют мини-конвейер из двух специализированных ферментов для создания этой сложной молекулы. Самое важное — митрафиллин встречается в природе лишь в микроскопических количествах.

Выращивать тропические деревья в промышленных масштабах сложно и дорого, а химический синтез в лаборатории тоже пока неэффективен. Зная «инструкцию» — какие ферменты и как работают, — учёные смогут в будущем разработать биотехнологические способы производства. Доктор Данг сравнивает это с обнаружением недостающих звеньев на сборочной линии.

Митрафиллин — не готовое лекарство, которое можно купить в аптеке, а кандидат в новое поколение противоопухолевых препаратов. Исследования показывают, что спирооксиндольные алкалоиды обладают активностью против некоторых типов рака, и расшифровка биосинтеза может упростить дальнейшие исследования этих соединений и их потенциального медицинского применения.

Интерес учёных к природным соединениям с потенциальной противоопухолевой активностью в последние годы растёт.

Например, недавно исследователи изучали антоцианы — растительные пигменты, содержащиеся в тёмных сортах вишни. В экспериментах на мышах с трижды негативным раком молочной железы эти вещества были связаны с более медленным ростом опухоли и снижением частоты метастазов.

Также учёные обнаружили изменения в активности генов, связанных с делением клеток и устойчивостью опухоли к терапии.

Однако авторы подчёркивают: эти результаты пока нельзя переносить на людей. Исследование было на доклинической стадии, а сами антоцианы не рассматривают как замену стандартному лечению рака.

Скрытое оружие против рака: как обычная вишня подавляет самую агрессивную форму опухоли груди