Иногда природа прячет свои самые ценные молекулы так тщательно, что десятилетиями никто не понимает, как они вообще появляются. Один из таких примеров — митрафиллин. Редкое растительное соединение с противораковым и противовоспалительным потенциалом, о котором знали давно, но не понимали главного: как растения его создают. Теперь эта загадка, похоже, решена.
Методы исследования
Работу выполнила команда Университета Британской Колумбии — кампус Оканаган (University of British Columbia Okanagan) при участии международных партнёров. Исследование возглавила Тху-Тхуи Данг (Thu-Thuy Dang) — научный сотрудник и руководитель направления по биотехнологии природных соединений.
Исследователи сосредоточились на группе редких молекул — спирооксиндольных алкалоидов, к которым относится митрафиллин. Эти вещества отличаются необычной «скрученной» трёхмерной структурой, напрямую связанной с их биологической активностью.
Основные результаты
Учёным удалось идентифицировать два ключевых фермента, без которых митрафиллин просто не может возникнуть.
- один фермент выстраивает молекулу в нужную трёхмерную конфигурацию;
- второй буквально «закручивает» её, формируя характерную спиро-структуру.
Именно эта пространственная форма и придаёт соединению выраженные биологические эффекты — включая подавление роста опухолевых клеток и модуляцию воспалительных процессов.
Механизмы: как растения собирают сложные молекулы
Ещё в 2023 году команда Тху-Тхуи Данг (Thu-Thuy Dang) впервые описала растительный фермент, способный формировать спиро-структуру — ключевой элемент всей молекулы. Новая работа закрыла оставшиеся «дыры» в цепочке.
Как объясняет Туан-Ань Нгуен (Tuan-Anh Nguyen), ведущий автор исследования, это похоже на восстановление недостающих звеньев производственной линии: теперь понятно, какие именно молекулярные инструменты использует растение и в каком порядке.
Почему митрафиллин так трудно получить
Проблема не в синтезе — а в количестве.
Митрафиллин присутствует лишь в следовых концентрациях в тропических растениях рода Mitragyna (кратом) и Uncaria (кошачий коготь), принадлежащих к семейству мареновых.
Выделять его напрямую из растений:
- дорого
- неустойчиво
- экологически сомнительно
Теперь, зная точные ферменты, учёные получают чёткий биохимический рецепт, который можно воспроизвести в лабораторных или биотехнологических системах.
Шаг к «зелёной» фармацевтике
По словам Туан-Аня Нгуена (Tuan-Anh Nguyen), открытие позволяет перейти от грубого химического синтеза к биологически вдохновлённому производству — с меньшими затратами, отходами и энергопотреблением.
Это особенно важно для онкологических соединений, где масштабирование и доступность часто становятся главным ограничением между перспективной молекулой и реальным лекарством.
Международное сотрудничество и будущее
Проект стал результатом сотрудничества между лабораторией Университета Британской Колумбии — Оканаган (University of British Columbia Okanagan) и группой Университета Флориды (University of Florida).
Финансирование обеспечили канадские и американские научные фонды, включая государственные программы поддержки биомедицины и агробиотехнологий.
Следующий шаг команды — адаптировать открытые ферментативные механизмы для создания целых семейств новых терапевтических молекул, а не только митрафиллина.
Заключение
Это исследование показывает, насколько далеко продвинулась современная биохимия растений: вместо слепого поиска активных веществ учёные теперь воссоздают природные механизмы буквально по винтикам. Расшифровка пути синтеза митрафиллина открывает дорогу к устойчивому производству редких соединений с противоопухолевым потенциалом — и хорошо укладывается в более широкий контекст поиска новых природных источников противораковых препаратов, о чём говорится и в материале «Растительные соединения в онкологии: перспективы и ограничения».
Источник
- Larissa C Laforest, Tuan-Anh M Nguyen, Gabriel Oliveira Matsumoto, Pavithra Ramachandria, Andre Chanderbali, Siva Rama Raju Kanumuri, Abhisheak Sharma, Christopher R McCurdy, Thu-Thuy T Dang, Satya Swathi Nadakuduti. A chromosome-level Mitragyna parvifolia genome unveils spirooxindole alkaloid diversification and mitraphylline biosynthesis. The Plant Cell, 2025; 37 (9) DOI: 10.1093/plcell/koaf207