Кора хинного дерева служила единственным эффективным средством от малярии более 350 лет. Хинин, выделенный из нее в начале XIX века, стал первым чистым химиотерапевтическим препаратом в истории человечества.
Алкалоиды хинного дерева — не только хинин (он придает тонику характерную горчинку), но и хинидин, используемый при аритмии, — имеют большое медицинское и экономическое значение. Их ежегодный оборот оценивается в $2 млрд. При этом до сих пор их получают экстракцией из коры деревьев, выращенных на плантациях.
Специалисты под руководством исследователей под руководством Института химической экологии Общества Макса Планка в Йене (Германия) добавили в листья, стебли и корни красного хинного дерева специальные метки и отследили их перемещения. Так они обнаружили три неизвестных ранее промежуточных продукта (интермедиата).
Затем, используя данные об активности генов и белков в разных частях растения, а также сравнивая с родственными видами, исследователи нашли два фермента, которые производят один из новых интермедиатов — малонил-коринантеол.
Отключение генов, отвечающих за этот фермент, подтвердило: вещество действительно является предшественником хинина.
Самым сложным оказался поиск фермента, превращающего малонил-коринантеол в следующее промежуточное соединение — цинхониум. После множества неудач команда нашла его, комбинируя данные о генах, белках и паттернах экспрессии. Оказалось, что это трансфераза — фермент, который никто не ожидал увидеть в этой роли. Трансфераза осуществляла необычную реакцию циклизации (превращения открытой молекулы в замкнутую структуру).
Исследователям также удалось воспроизвести открытый механизм в лаборатории. Они использовали найденные ферменты для производства известных лекарственных соединений и их аналогов, которые могут найти медицинское применение. Результаты опубликованы в научном журнале Nature.
Ученые надеются, что в будущем производство важнейших алкалоидов хинного дерева постепенно перейдет от экстракции коры к методам синтетической биологии.
Ранее Наука Mail рассказывала об открытии самого горького вещества на Земле.
