Los científicos han determinado el código de ADN del genoma de la adormidera, descubriendo pasos clave sobre cómo evolucionó la planta para producir los compuestos farmacéuticos utilizados para fabricar medicamentos vitales.
El descubrimiento puede allanar el camino para que los científicos mejoren los rendimientos y la resistencia a las enfermedades de la planta medicinal, asegurando un suministro confiable y barato de los medicamentos más efectivos para el alivio del dolor y los cuidados paliativos.
El avance, realizado por investigadores de la Universidad de York en colaboración con el Wellcome Sanger Institute, Reino Unido, y colegas internacionales, revela los orígenes de la vía genética que conduce a la producción de la noscapina y analgésicos, analgésicos, morfina y codeína.
El co-autor correspondiente, el profesor Ian Graham, del Centro de Nuevos Productos Agrícolas, Departamento de Biología de la Universidad de York, dijo: "Los bioquímicos han tenido curiosidad durante décadas sobre cómo las plantas han evolucionado para convertirse en una de las fuentes más ricas deDiversidad química en la Tierra. Mediante el ensamblaje del genoma de alta calidad, nuestro estudio ha descifrado cómo sucedió esto en la adormidera.
"Al mismo tiempo, esta investigación proporcionará la base para el desarrollo de herramientas de fitomejoramiento molecular que pueden usarse para garantizar que haya un suministro confiable y barato de los analgésicos más efectivos disponibles para el alivio del dolor y los cuidados paliativos para las sociedades que no lo sonpaíses desarrollados, pero también países en desarrollo "
En la actualidad, se están desarrollando enfoques basados en la biología sintética para fabricar compuestos como la noscapina, la codeína y la morfina mediante los cuales los genes de la planta se manipulan en sistemas microbianos como la levadura para permitir la producción en fermentadores industriales. Sin embargo, la adormidera sigue siendo la más barata y la única comercialfuente de estos compuestos farmacéuticos por cierta distancia.
Los científicos de la Universidad de York y el Instituto Wellcome Sanger en el Reino Unido junto con colegas de la Universidad Xi'an Jiaotong y la Universidad Shanghai Ocean en China y Sun Pharmaceutical Industries Australia Pty Ltd, produjeron un ensamblaje de alta calidad de 2.7Secuencia del genoma de GigaBase distribuida en 11 cromosomas.
Esto permitió a los investigadores identificar un gran grupo de 15 genes que codifican enzimas involucradas en dos vías biosintéticas distintas involucradas en la producción de noscapina y los compuestos que conducen a la codeína y la morfina.
Las plantas tienen la capacidad de duplicar sus genomas y cuando esto sucede, hay libertad para que los genes duplicados evolucionen para hacer otras cosas. Esto ha permitido que las plantas desarrollen nueva maquinaria para producir una amplia gama de compuestos químicos que se utilizan para defenderseataque de microbios y herbívoros dañinos y para atraer especies beneficiosas como las abejas para ayudar en la polinización.
El ensamblaje del genoma permitió a los investigadores identificar los genes ancestrales que se unieron para producir la fusión del gen STORR que es responsable del primer paso importante en el camino hacia la morfina y la codeína. Este evento de fusión ocurrió antes de un evento de duplicación del genoma completo relativamente recienteen el genoma de la adormidera hace 7,8 millones de años.
El coautor profesor Kai Ye, de la Universidad Xi'an Jiaotong, dijo: "Un genoma vegetal altamente repetitivo y los eventos evolutivos entremezclados en los últimos 100 millones de años complicaron nuestro análisis. Utilizamos tecnologías complementarias de secuenciación genómica de vanguardia con modelos matemáticos sofisticadosy métodos de análisis para investigar la historia evolutiva del genoma de la adormidera.
"Es intrigante que dos vías biosintéticas llegaron a la misma región genómica debido a una serie de eventos estructurales de duplicación, mezcla y fusión, lo que permite la producción concertada de nuevos compuestos metabólicos".
El primer autor conjunto, el profesor Zemin Ning, del Wellcome Trust Sanger Institute, dijo: "La combinación de varias tecnologías de secuenciación es la clave para producir un ensamblaje de alta calidad para el genoma de la adormidera. Con un tamaño del genoma similar al de los humanos, el principal desafío para este proyecto fuemanejar elementos repetidos que constituyen el 70.9% del genoma "
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Materiales proporcionados por Universidad de York . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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