Ny indsigt i unikke plantekemikalier kan informere fremtidig lægemiddeludvikling

Forskere har fundet ny indsigt i en planteforbindelse, der kan bruges til at hjælpe med at udvikle forbedrede herbicider og behandlinger for menneskelig sygdom.

Deres studie, offentliggjort i tidsskriftet eLife , behandler spørgsmålet om, hvordan naturlige plantekemikalier kaldet glucosinolater (GSL'er) udvikler evnen til at interagere med gener hos mennesker, insekter, bakterier og andre planter.

GSL'er er evolutionært unge forsvarsmetabolitter, der findes i skarpe planter såsom sennep, kål og peberrod. De hjælper planten med at forsvare sig mod insekter og patogener, mens de også giver mange af de smage, som vi nyder i disse grøntsager. Forbindelserne er også kilden til mange beskyttende ernæringsmæssige fordele leveret af planterne, på grund af deres interaktion med proteiner i vores kroppe.

"De fleste lægemidler fås fra planter, tyder på, at det er relativt almindeligt, at planteforbindelser interagerer med menneskelige gener, siger førsteforfatter Frederikke Malinovsky, Adjunkt ved Københavns Universitets DynaMo Center. "Når man ser på Arabidopsis thaliana, eller thale karse, vi ønskede at opdage præcis, hvordan sådanne forbindelser udvikler evnen til at gøre dette."

Nyere arbejde tyder på, at når man står over for miljøstress, planter kan måle GSL'er for hurtigt at omfordele ressourcer til at koordinere plantevækst og forsvar. Malinovsky og hendes team troede, at hvis disse forbindelser kan fremkalde ændringer i plantevækst, det betyder, at de bør have en iboende forsvarssignalkapacitet.

Ved at bruge rensede forbindelser, holdet screenede for signalegenskaber blandt GSL'er ved at teste deres evne til at inducere forsvarsreaktioner i Arabidopsis-frøplanter. De opdagede, at en unik GSL kaldet 3-hydroxypropylglucosinolate (3OHPGSL) hæmmer rodvækst i planterne.

"Fodring af 3OHPGSL til en række planter og bagegær førte til ændret vækst i næsten alle disse organismer, " forklarer seniorforfatter Daniel Kliebenstein, DynaMo Center Partner og Professor i Institut for Plantevidenskab ved University of California, Davis. "Ved at bruge Arabidopsis-mutanter, vi viste, at denne unikke GSL påvirker det gamle og bredt delte TOR (Target of Rapamycin) kompleks, som styrer stofskiftet hos mennesker, gær, planter og mange andre organismer. Dette er det første bevis på, at en evolutionært ung forsvarsmetabolit kan regulere en gammel signalvej, og dette er muligvis ikke det eneste tilfælde, hvor en sådan begivenhed indtræffer."

Kliebenstein tilføjer, at 3OHPGSL's evne til at påvirke TOR-komplekset kan hjælpe med udviklingen af ​​nye TOR-relaterede lægemidler, der kan behandle en række menneskelige sygdomme. Derudover da forbindelsen påvirker plantevæksten, det kunne bruges til at skabe nye og forbedrede herbicider.