Исследовательская группа под руководством профессора химии, химической биологии и биоинженерии Цзин-Ке Вэна из Северо-Восточного университета впервые в истории восстановила вымерший ген растения, фактически повернув эволюционные часы вспять. Объектом работы стал койотный табак — широко распространённый в западных штатах США вид. Учёные обнаружили в нём неработающий псевдоген, который в прошлом отвечал за синтез уникального циклического пептида, ранее неизвестного науке, — нанамина.
Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Восстановление гена происходило в Институте взаимодействия растений и человека, где была применена молекулярная технология «воскрешения» генов: учёные клонировали утративший функцию участок ДНК, исправили мутацию и вернули гену его древнюю функцию. Таким образом, лабораторно удалось обратить миллионы лет эволюционных изменений.
Открытие нанамина имеет огромный потенциал для разработки новых лекарств. Этот миниатюрный циклический пептид легко поддаётся биоинженерии и формирует платформу для поиска лекарств нового поколения. Цзин-Ке Вэн отмечает: «Эволюция на протяжении сотен миллионов лет уже проделала свою работу...» — нам остаётся только использовать её результаты. Причём нанамин и его аналоги, вероятно, уже выполняют важные функции в природе, что увеличивает их ценность для медицины.
Циклические пептиды, подобные нанамину, состоят из коротких цепочек аминокислот и по размеру сопоставимы с малыми молекулами, используемыми в фармацевтике, но при этом обладают преимуществами белковых соединений. Их можно быстро и эффективно модифицировать, создавая библиотеки из миллионов вариантов для поиска новых противораковых препаратов, антибиотиков и других средств. В отличие от большинства современных лекарств, синтезируемых человеком, такие соединения обладают высокой эволюционной эффективностью и часто превосходят по результативности искусственно созданные молекулы.
Восстановленный ген койотного табака оказался не единственным в своём роде: его функциональные аналоги до сих пор существуют в близкородственных растениях. Это позволило исследователям не только вернуть утраченную функцию, но и продемонстрировать принципы обратного хода эволюции, а также расширяет возможности поиска новых соединений в других видах.
В 2024 году лаборатория Вэна, совместно с Bayer Crop Science, начала использовать открытие в аграрном секторе. Циклические пептиды внедряют в кукурузу и бобовые культуры для создания устойчивых к вредителям сортов. Такие белки можно легко кодировать и пересаживать между видами, что ускоряет разработку новых сельскохозяйственных решений для защиты растений от патогенов и насекомых.
Работа Вэна и его коллег подтверждает: растения остаются непревзойдёнными мастерами химии, эволюционно создавая уникальные молекулы для взаимодействия с окружающей средой. «Платформа с огромным потенциалом для поиска лекарств» — так учёные характеризуют новое направление, открытое с помощью нанамина. Эта технология не только даёт шанс на появление новых методов лечения рака и инфекций, но и меняет подход к агротехнологиям, позволяя «запечатлеть эволюцию в действии» и глубже понять богатство возможностей, скрытых в мире растений.
Изображение носит иллюстративный характер
Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Восстановление гена происходило в Институте взаимодействия растений и человека, где была применена молекулярная технология «воскрешения» генов: учёные клонировали утративший функцию участок ДНК, исправили мутацию и вернули гену его древнюю функцию. Таким образом, лабораторно удалось обратить миллионы лет эволюционных изменений.
Открытие нанамина имеет огромный потенциал для разработки новых лекарств. Этот миниатюрный циклический пептид легко поддаётся биоинженерии и формирует платформу для поиска лекарств нового поколения. Цзин-Ке Вэн отмечает: «Эволюция на протяжении сотен миллионов лет уже проделала свою работу...» — нам остаётся только использовать её результаты. Причём нанамин и его аналоги, вероятно, уже выполняют важные функции в природе, что увеличивает их ценность для медицины.
Циклические пептиды, подобные нанамину, состоят из коротких цепочек аминокислот и по размеру сопоставимы с малыми молекулами, используемыми в фармацевтике, но при этом обладают преимуществами белковых соединений. Их можно быстро и эффективно модифицировать, создавая библиотеки из миллионов вариантов для поиска новых противораковых препаратов, антибиотиков и других средств. В отличие от большинства современных лекарств, синтезируемых человеком, такие соединения обладают высокой эволюционной эффективностью и часто превосходят по результативности искусственно созданные молекулы.
Восстановленный ген койотного табака оказался не единственным в своём роде: его функциональные аналоги до сих пор существуют в близкородственных растениях. Это позволило исследователям не только вернуть утраченную функцию, но и продемонстрировать принципы обратного хода эволюции, а также расширяет возможности поиска новых соединений в других видах.
В 2024 году лаборатория Вэна, совместно с Bayer Crop Science, начала использовать открытие в аграрном секторе. Циклические пептиды внедряют в кукурузу и бобовые культуры для создания устойчивых к вредителям сортов. Такие белки можно легко кодировать и пересаживать между видами, что ускоряет разработку новых сельскохозяйственных решений для защиты растений от патогенов и насекомых.
Работа Вэна и его коллег подтверждает: растения остаются непревзойдёнными мастерами химии, эволюционно создавая уникальные молекулы для взаимодействия с окружающей средой. «Платформа с огромным потенциалом для поиска лекарств» — так учёные характеризуют новое направление, открытое с помощью нанамина. Эта технология не только даёт шанс на появление новых методов лечения рака и инфекций, но и меняет подход к агротехнологиям, позволяя «запечатлеть эволюцию в действии» и глубже понять богатство возможностей, скрытых в мире растений.
