dichtbij
Wetenschap

Onderzoekers ontdekken eindelijk de genen die THC en CBD produceren

DNA van dieren en planten deelt de vorm van de dubbele helix.
Blog-Cannabis

Terwijl het genoom van de cannabisplant werd gesequenced in 2011, worstelden de onderzoekers om de genen te isoleren die verantwoordelijk zijn voor de productie van de twee belangrijkste chemicaliën in de plant.

Tot nu toe. Een gezamenlijke inspanning van Canada en de VS heeft geresulteerd inidentificatie de genen die THC produceren (de component die zweeft) en CBD (de verbinding die het best bekend staat om zijn medische toepassingen).

Mensen gebruiken al millennia cannabis, maar wetenschappers zijn zich nog steeds grotendeels niet bewust van de geboorte van de chemische verbindingen (cannabinoïden) van de plant die mensen beïnvloeden ... Een ontdekking werd echter onthuld door de eerste kaart van het cannabisgenoom, met details aldus onthult de rangschikking van de genen op de chromosomen ons dat oude virussen het genoom van de plant zouden hebben gekoloniseerd en het evolutionaire proces van zijn DNA zouden hebben versneld om ons de THC en CBD...

Het belangrijkste obstakel voor de ontdekking van deze genen was de overvloed aan wat onderzoekers "afval-DNA" noemen, genetische informatie die in het genoom van cannabis door virussen gedurende de jaren van zijn evolutie. In feite komt 70 tot 75 procent van het DNA in marihuana en hennep uit deze retrovirale bronnen, zegt Tim Hughes, moleculair geneticus bij het Donnelly Center for Cellular and Biomolecular Research aan de University of Toronto.

Bijvoorbeeld retrovirussen: zoals hiv kunnen ze hun DNA in de genomen van andere soorten inbrengen, zegt Hughes.

'Mensen, planten en bijna elk organisme hebben zoiets, ongeveer de helft van het menselijk genoom gaat terug naar virale bronnen.

Volgens onderzoekersDeze ontdekking zal de manipulatie van medicinale THC- en CBD-niveaus in de fabriek aanzienlijk vergemakkelijken om tegemoet te komen aan de uiteenlopende voorkeuren van patiënten in de nieuw gelegaliseerde Canadese markt.

"Je kunt een gen alleen manipuleren als je weet waar het is"

zei Harm van Bakel, een van de medewerkers van de studie, die ook een genomics-expert is aan de Icahn School of Medicine in Mount Sinai in New York.

"En je moet ook de rest van de genoomsequencing kennen, zodat je het gen van interesse op unieke wijze kunt targeten en niet afgeleid wordt door ... andere dingen zoals deze", zei Bakel tegen De Toronto Star.

Maar deze massa viraal DNA zorgde er niet alleen voor dat onderzoekers de THC- en CBD-genen niet zagen, maar droeg waarschijnlijk ook bij aan hun ontwikkeling. Hughes zegt dat de cellulaire mechanismen die normaal gesproken de genetische orde zouden handhaven, kunnen worden gedwarsboomd door de lange, herhaalde sequenties van het omringende virale DNA. En in plaats van de genen in hun oorspronkelijke vorm te houden, zouden de defecte mechanismen hun sequencing hebben gereorganiseerd om de huidige genetische configuraties te produceren. Het blootstellen van cellulaire mechanismen aan viraal DNA kan fouten veroorzaken die leiden tot genetische veranderingen in planten zoals cannabis.

Tim Hughes zegt deze "fouten" bijna zeker " begunstigde de ontwikkeling van de THC- en CBD-genen van de plant.

De studie, waarvan een voorlopige versie deze maand online werd gepubliceerd door het tijdschrift Genoomonderzoek, heeft ook aangetoond dat THC en CBD worden geproduceerd door verschillende genen.
Het bestaan ​​van een ander actief gen dat een product produceert dat bekend staat als cannabichromone of CBCkan bij mensen zowel medicinale als licht bedwelmende effecten hebben.

Een andere reden waarom de genen aan wetenschappers waren ontsnapt, was de illegale status van de plant. Ironisch genoeg is het, hoewel redelijk goed begrepen hoe THC en CBD mensen beïnvloeden, onduidelijk hoe de genen die ze produceren het voor de plant zelf doen.

De ontdekking van de genen maakt het veel gemakkelijker om cannabis te kweken met specifieke niveaus van de twee primaire verbindingen. Het stelt onderzoekers ook in staat te bepalen welke genen verantwoordelijk zijn smaak en geur die de verschillende soorten kenmerken. Maar zelfs als het 10 chromosoomgenoom in 2011 werd gesequenced, is de locatie van deze sleutelgenen tot op heden verborgen gebleven in een oceaan van viraal DNA ...

De chromosomale kaart van cannabis

"De chromosoomkaart is een belangrijke fundamentele bron voor verder onderzoek dat, ondanks het wijdverbreide gebruik van cannabis, achterblijft bij andere culturen als gevolg van restrictieve wetgeving", zegt Tim Hughes, professor bij Donnelly Center for Cellular and Biomolecular Research en mede-oprichter van de studie.

Volgens Hughes hadden deze virussen een evolutionair proces kunnen versnellen dat resulteerde in de mutatie van een enkel enzymgen in cannabis in twee genen, wat ons uiteindelijk THC en CBD zou opleveren.

“Eiwitten [voor THC en CBD] zijn ingebed in deze enorme puinhoop van virusachtige sequenties. Van deze sequenties is bekend dat ze de herschikking van het chromosoom vergemakkelijken, en ze zijn eigenlijk enigszins gevaarlijk. "

Oude virussen hebben bijgedragen aan de ontwikkeling van hennep

De enzymen die THC en CBD maken, worden gecodeerd door respectievelijk de genen THCA en CBDA Synthetisch cannabidiolzuur. Beide zijn te vinden op chromosoom 6 van de tien chromosomen waarin het cannabisgenoom is geconditioneerd. Daar worden de genen van het enzym omgeven door grote delen van vervormd DNA van virussen die het genoom miljoenen jaren geleden hebben gekoloniseerd. Dit virale DNA, of retro-elementen zoals het wordt genoemd, heeft kopieën van zichzelf gemaakt die zich over het genoom hebben verspreid door naar andere plaatsen in het DNA van de gastheercel te springen.

De genetische sequenties van de THCA- en CBDA-synthasen zijn bijna identiek, wat het idee bevestigt dat ze afkomstig zijn van hetzelfde gen dat miljoenen jaren geleden werd gedupliceerd. In de loop van de tijd raakten een of beide kopieën van het gen in de war door binnenvallende retro-elementen binnen te dringen en produceerden, afzonderlijk evoluerend, twee verschillende enzymen: CBDA-synthase aanwezig in hennep (vezeltype) en THCA-synthase in het drugstype (marihuana).

Het is moeilijk te zeggen hoe cannabis eruitzag totdat oude virussen het hielpen de eigenschappen te ontwikkelen die we vandaag kennen. Maar volgens Hughes zijn enkele van zijn naaste familieleden onschadelijke planten zoals moerbei en hop ...

Onderzoekers verwachten dat de kaart de veredelingsinspanningen zal versnellen om nieuwe soorten te creëren met de gewenste medische eigenschappen en variëteiten die duurzamer kunnen worden gekweekt of met een verhoogde weerstand tegen ziekten en plagen.

Omdat enzymen op DNA-niveau zo op elkaar lijken, was het tot deze studie niet eens duidelijk of ze werden gecodeerd door afzonderlijke genen of door twee versies van hetzelfde gen. Het feit dat de meeste soorten zowel CBD als THC produceren, ondanks de inspanningen van kwekers om hennepvrije soorten psychotrope THC te kweken voor gebruikers die dit willen vermijden, heeft de verwarring vergroot.

De chromosomale kaart laat nu duidelijk zien dat er twee verschillende genen in het spel zijn, die hen tijdens de fokkerij zouden moeten laten scheiden om THC-vrije planten te laten groeien.

Wat is het punt?

Dergelijke kaarten zijn essentieel om ons uitgeputte begrip van de cannabisplant te verbeteren. De kaart van Hughes en zijn collega's betaalt al zijn vruchten af ​​buiten het ontdekken van de mogelijke rol van virussen bij de productie van THC en CBD. Volgens de onderzoekers identificeerden ze ook een gen dat verantwoordelijk is voor de productie van een derde cannabinoïde, genaamd CBC.

En er is nog veel te leren over een plant die veel mensen regelmatig consumeren, maar de wetenschap heeft het nog niet volledig begrepen.

Hughes: "Het is toevallig dat THC en CBD effecten hebben op mensen, ervan uitgaande dat deze verbindingen zich ontwikkelden lang voordat mensen op aarde liepen ...



Blog-Cannabis
Tags: DNAGénétiquespanning