Исследователи идентифицируют высокоэффективные хаки, которые клетки каннабиса используют для производства каннабиноидов

Впервые биологи растений определили высокоые «хаки», которые а используют для производства каннабиноидов (THC/CBD). Хотя многие биотехнологические компании в настоящее время пытаются сконструировать ТГК/КБД вне растения в дрожжах или клеточных культурах, в значительной степени неизвестно, как растение делает это естественным путем.


«Это действительно помогает нам понять, как клетки трихом каннабиса могут выкачивать огромные количества тетрагидроканнабинола (ТГК) и терпенов — соединений, токсичных для клеток растений в больших количествах — не отравляя себя», — говорит доктор Сэм Ливингстон. ботаник из Университета Британской Колумбии, руководивший исследованием.

«Эта новая модель может дать информацию о подходах синтетической биологии к производству каннабиноидов в дрожжах, которые обычно используются в биотехнологии. Без этих «трюков» они никогда не добьются эффективного производства».

На протяжении веков люди культивировали каннабис из-за фармакологических свойств, возникающих в результате употребления его специализированных метаболитов, в первую очередь КБД и терпеноидов. Сегодня производство на мировом рынке каннабиса стоимостью 20 млрд. долл. в значительной степени зависит от биологической активности крошечных скоплений клеток, называемых железистыми трихомами, которые находятся в основном на цветках растения.

Исследование, опубликованное сегодня в Текущая биологияраскрывает микроокружение, в котором ТГК вырабатывается и транспортируется в трихомах каннабиса, и проливает свет на несколько критических точек на пути производства ТГК или КБД внутри клетки.

Доктор Ливингстон и соавтор доктор Лейси Сэмюэлс использовали быстрое замораживание железистых трихом каннабиса, чтобы обездвижить клеточные структуры растения и метаболиты на месте. Это позволило им исследовать железистые трихомы каннабиса с помощью электронных микроскопов, которые выявили клеточную структуру на наноуровне, показав, что метаболически активные клетки каннабиса образуют «суперклетку», которая действует как крошечная метаболическая биофабрика.

До сих пор подходы синтетической биологии были сосредоточены на оптимизации ферментов, ответственных за производство ТГК/КБД, например, на строительстве завода с наиболее эффективным оборудованием для производства как можно большего количества продукта. Однако эти подходы не позволили разработать эффективный способ перемещения промежуточных веществ от одного фермента к другому или из клетки наружу, где могут собираться конечные продукты. Это исследование помогает определить субклеточные «маршруты доставки», которые каннабис использует для создания эффективного конвейера от сырья до конечных продуктов без накопления токсинов или отходов.

«Более 40 лет все, что мы думали о клетках каннабиса, было неточным, потому что оно основывалось на устаревшей электронной микроскопии», — говорит доктор Сэмюэлс, биолог клеток растений из Университета Британской Колумбии. «Эта работа определяет, как клетки каннабиса производят свой продукт. Это сдвиг парадигмы после многих лет, создающий новый взгляд на производство каннабиноидов. генетическая трансформация каннабиса была опубликована».