Chave para compostos vegetais benéficos em massa
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Os cientistas do Instituto Salk e da Universidade de Purdue descobriram a mudança de plantas que desativa a produção de terpenóides - compostos ricos em carbono que desempenham papéis na fisiologia vegetal e são usados pelos seres humanos em tudo, de fragrâncias e aromas a biocombustíveis e produtos farmacêuticos.
Crédito: Instituto Salk
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Os cientistas do Instituto Salk e da Universidade de Purdue descobriram a mudança de plantas que desativa a produção de terpenóides - compostos ricos em carbono que desempenham papéis na fisiologia vegetal e são usados pelos seres humanos em tudo, de fragrâncias e aromas a biocombustíveis e produtos farmacêuticos.
Os terpenóides vegetais são encontrados em suplementos nutricionais, inseticidas naturais e drogas usadas no tratamento da malária e do câncer. O medicamento quimioterápico Taxol, usado no tratamento de câncer de mama, ovário, pulmão, bexiga e próstata, é um terpenóide de plantas. Mas as plantas geralmente as produzem em quantidades tão baixas que extraí-las para tais usos é dispendioso e muitas vezes impraticável.
As descobertas foram relatadas na revista Nature Plants em 20 de agosto de 2018.
"Vários anos atrás, meu laboratório descobriu uma nova enzima encontrada em todas as plantas chamada isopentenil fosfato quinase (IPK) que regula o fluxo e refluxo de moléculas vivas, baseadas em carbono chamadas terpenóides. Como é frequentemente o caso na ciência, nós primeiro desvendamos o papel desta enzima em organismos completamente diferentes, bactérias e um grupo muito antigo de vida chamado Archaea ", diz o Professor Joseph P. Noel, diretor do Centro de Salk Jack H. Skirball para Biologia e Proteômica, Howard Hughes Medical Institute investigador e co-paper do papel autor correspondente. "Elucidando a estrutura tridimensional e química desta enzima relatada em ACS Chemical Biology e eLife em 2010 e 2013, respectivamente,
Como os terpenóides usam quantidades consideráveis de carbono e energia nas plantas, reconheceu-se que sua formação deve estar sob rígido controle, de modo que sejam produzidos apenas quando importantes para a bactéria ou hospedeiros da planta.
Para o trabalho, o laboratório de Noel se juntou ao laboratório da autora correspondente Natalia Dudareva, professora distinta de Purdue no Departamento de Bioquímica e pesquisadora do Centro Purdue de Biologia Vegetal, para desvendar como as plantas ligam e desligam as vias metabólicas que controlam a fluxo e refluxo da produção de terpenóides regulando a disponibilidade de seus materiais químicos de partida.
A equipe de Salk-Purdue já havia determinado como as plantas ativam a produção de terpenóides, mas ter uma compreensão tanto do "on" quanto do "off" - os interruptores yin e yang - bem como os gargalos para o fluxo são essenciais para a compreensão e finalmente, ajustando o rendimento de terpenóides.
"Este é um conhecimento básico importante que abre novos alvos para a engenharia de vias metabólicas terpenóides", diz Dudareva. "As plantas já produzem esses compostos, mas as quantidades são pequenas. Pode ter levado centenas ou milhares de plantas para obter o suficiente de um composto para usá-lo em algo como um produto farmacêutico. Esse novo conjunto de descobertas inesperadas levará a uma maior eficiência." maneiras de obter quantidades suficientes desses produtos para o benefício dos seres humanos ".
Os IPKs convertem pools químicos de blocos de terpenóides de monofosfato inertes em blocos de construção difosfatados prontamente usados. Usando uma abordagem multifacetada que inclui biologia estrutural, bioquímica, genética de plantas e biologia sintética, a equipe de pesquisa determinou que duas enzimas Nudix eram os elos perdidos responsáveis pela remoção de um grupo fosfato para retornar os difosfatos terpenóides ativos de volta ao pool inerte de terpenóides. monofosfatos.
"A família de enzimas Nudix hidrolase é conservada em todos os organismos, mas seus papéis biológicos são amplamente indefinidos. Aqui descobrimos uma função inesperada e nova para os membros dessa família em plantas", comenta a co-autora Suzanne Thomas, pesquisadora de pós-doutorado em o laboratório Noel.
"Mostramos que a IPK e a Nudix estão trabalhando juntas para regularizar a formação de produtos terpenóides a jusante", diz a co-primeira autora Laura Henry, recém-doutora do laboratório de Dudareva, que agora é uma química analítica do Heritage Research Group. "Alguns desses produtos podem ser tóxicos para as plantas se as plantas produzem muito deles. É assim que as plantas regulam sua produção".
Outros autores incluíram Joshua R. Widhalm, Joseph H. Lynch, Thomas C. Davis e Sharon A. Kessler de Purdue; e Jörg Bohlmann, da University of British Columbia.
O trabalho foi financiado pelo Instituto Nacional de Alimentação e Agricultura do USDA, pela Universidade Purdue, pelo Instituto Médico Howard Hughes e pela Cátedra Arthur e Julie Woodrow, do Instituto Salk.
Fonte da história:
Materiais fornecidos pelo Instituto Salk . Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e tamanho.
Referência do Journal :
Laura H. Henry, Suzanne T. Thomas, Joshua R. Widhalm, Joseph H. Lynch, Thomas C. Davis, Sharon A. Kessler, Jörg Bohlmann, Joseph P. Noel, Natalia Dudareva. Contribuição do fosfato de isopentenil para o metabolismo do terpenoide . Nature Plants , 2018; DOI: 10.1038 / s41477-018-0220-z
Fonte original: ScienceDaily
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