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Wissenschaft

Forscher entdecken schließlich die Gene, die THC und CBD produzieren

Tierische und pflanzliche DNA hat die Form der Doppelhelix.
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Während das Genom der Cannabispflanze in 2011 sequenziert wurde, hatten die Forscher Schwierigkeiten, die Gene zu isolieren, die für die Produktion der beiden wichtigsten Chemikalien der Pflanze verantwortlich sind.

Bis jetzt Eine gemeinsame kanadisch-amerikanische Anstrengung hat geholfenKennzeichnung die Gene, die THC produzieren (die Komponente, die Schwebeflug verursacht) und CBD (die Verbindung, die am besten für ihre medizinischen Anwendungen bekannt ist).

Der Mensch konsumiert seit Jahrtausenden Cannabis, aber die Wissenschaftler wissen noch immer nicht, wie die chemischen Verbindungen (Cannabinoide) der Pflanze entstanden sind, die den Menschen beeinflussen ... Eine Entdeckung wurde jedoch durch die erste Karte des Cannabis-Genoms, die Details enthält, enthüllt So zeigt uns die Anordnung der Gene auf den Chromosomen, dass alte Viren das Genom der Pflanze besiedelt und den Evolutionsprozess ihrer DNA beschleunigt hätten, um uns das zu bieten THC und CBD...

Das Haupthindernis bei der Entdeckung dieser Gene war der Überfluss dessen, was Forscher als "Junk-DNA" bezeichnen, eine genetische Information, in die abgeladen wurde das Genom von Cannabis durch Viren in den Jahren ihrer Entwicklung. In der Tat stammen zwischen 70 und 75 Prozent der Marihuana- und Hanf-DNA aus diesen retroviralen Quellen, sagt Tim Hughes, Molekulargenetiker am Donnelly Center für zelluläre und biomolekulare Forschung der Universität von Toronto.

Zum Beispiel Retroviren: Wie HIV können sie ihre DNA in die Genome anderer Spezies einführen, sagt Hughes.

"Menschen, Pflanzen und praktisch alle Organismen haben so etwas - etwa die Hälfte des menschlichen Genoms geht auf virale Quellen zurück.

Laut ForschernDiese Entdeckung wird die Manipulation der in der Pflanze enthaltenen THC- und CBD-Konzentrationen für Arzneimittel erheblich erleichtern, um den unterschiedlichen Präferenzen der Patienten auf dem neu legalisierten kanadischen Markt gerecht zu werden.

"Sie können ein Gen nur handhaben, wenn Sie wissen, wo es ist"

sagte Harm van Bakel, einer der Mitarbeiter der Studie, der auch ein Experte für Genomik an der Icahn School of Medicine in Mount Sinai, New York ist.

"Und Sie müssen auch über den Rest der Genomsequenzierung Bescheid wissen, damit Sie das interessierende Gen eindeutig ansprechen können und nicht durch andere Dinge abgelenkt werden, die so aussehen", sagte Bakel. Der Toronto Stern.

Diese Masse an viraler DNA hinderte Forscher nicht nur daran, die THC- und CBD-Gene zu sehen, sondern trug wahrscheinlich auch zu deren Entwicklung bei. Hughes sagt, dass die zellulären Mechanismen, die normalerweise die genetische Ordnung aufrechterhalten würden, durch die langen und wiederholten Sequenzen der umgebenden viralen DNA behindert werden könnten. Und anstatt die Gene in ihrer ursprünglichen Form zu halten, hätten die fehlerhaften Mechanismen ihre Sequenzierung neu organisiert, um die aktuellen genetischen Muster zu erzeugen. Wenn virale DNA zellulären Mechanismen ausgesetzt wird, kann dies zu Fehlern führen, die zu genetischen Veränderungen in Pflanzen wie Cannabis führen.

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Laut Tim Hughes haben diese "Fehler" "fast sicher" begünstigte die Entwicklung der THC- und CBD-Gene der Pflanze.

Die Studie, von der in diesem Monat eine vorläufige Version von der Zeitschrift online veröffentlicht wurde Genomforschunghat auch gezeigt, dass THC und CBD von verschiedenen Genen produziert werden.
Die Existenz eines anderen aktiven Gens, das ein Produkt produziert, heißt Cannabichromon oder CBCkann beim Menschen sowohl medizinische als auch leicht berauschende Wirkungen haben.

Ein weiterer Grund, warum Gene den Wissenschaftlern entgangen waren, war der illegale Status der Pflanze. Ironischerweise wissen wir zwar gut, wie THC und CBD den Menschen beeinflussen, aber wir wissen nicht, wie die Gene, die sie produzieren, für die Pflanze selbst sind.

Die Entdeckung der Gene wird es wesentlich einfacher machen, Cannabis mit spezifischen Konzentrationen der beiden Hauptverbindungen anzubauen. Es ermöglicht Forschern auch zu bestimmen, welche Gene dafür verantwortlich sind schmecken und riechen welche die verschiedenen Sorten charakterisieren. Obwohl das Genom mit 10-Chromosomen in 2011 sequenziert wurde, ist die Position dieser Schlüsselgene bis heute in einem Meer viraler DNA verborgen geblieben ...

Die chromosomale Karte von Cannabis

"Die Chromosomenkarte ist eine wichtige grundlegende Ressource für die Forschung, die trotz der weit verbreiteten Verwendung von Cannabis aufgrund der restriktiven Gesetzgebung hinter anderen Kulturen zurückgeblieben ist", sagt Tim Hughes, Professor am Donnelly Center for Cellular and Biomolecular Research und Mitbegründer der Studie.

Hughes zufolge könnten diese Viren einen Evolutionsprozess beschleunigt haben, der zur Veränderung eines einzelnen enzymatischen Gens in Cannabis in zwei Gene führte, was uns schließlich zu THC und CBD geführt hätte.

"Proteine ​​[für THC und CBD] sind in dieses riesige Durcheinander von virusähnlichen Sequenzen eingebettet. Diese Sequenzen sind dafür bekannt, die Umlagerung des Chromosoms zu erleichtern, und sie sind tatsächlich etwas gefährlich. "

Alte Viren haben zur Entwicklung von Hanf beigetragen

Die THC- und CBD-produzierenden Enzyme werden von den synthetischen THCA- und CBDA-Cannabidiolsäure-Genen codiert. Beide befinden sich auf dem 6-Chromosom der zehn Chromosomen, in denen das Cannabis-Genom konditioniert ist. Dort sind die Gene des Enzyms von großen Mengen verschlüsselter DNA von Viren umgeben, die vor Millionen von Jahren das Genom besiedelten. Diese virale DNA oder Retro-Elemente, wie sie genannt wird, hat Kopien von sich selbst gemacht, die sich durch das Genom verbreitet haben, indem sie an andere Stellen der DNA der Wirtszelle springen.

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Die genetischen Sequenzen der THCA- und CBDA-Synthasen sind nahezu identisch, was die Annahme bestätigt, dass sie von demselben Gen stammen, das vor Millionen von Jahren dupliziert wurde. Im Laufe der Zeit wurden eine oder beide Kopien des Gens durch eindringende Retroelemente verwürfelt, und sie entwickelten sich getrennt voneinander und erzeugten schließlich zwei verschiedene Enzyme: CBDA-Synthase aus Hanf (Fasertyp) und THCA-Synthase aus der Drogentyp (Marihuana).

Es ist schwer zu sagen, wie Cannabis aussah, bevor die alten Viren dazu beigetragen haben, die Eigenschaften zu entwickeln, die wir heute kennen. Laut Hughes sind einige seiner engsten Verwandten harmlose Pflanzen wie Maulbeere und Hopfen ...

Die Forscher erwarten, dass die Karte die Züchtungsbemühungen beschleunigt, um neue Stämme mit den gewünschten medizinischen Eigenschaften sowie Sorten zu schaffen, die nachhaltiger oder mit erhöhter Resistenz gegen Krankheiten und Schädlinge angebaut werden können.

Da die Enzyme auf DNA-Ebene so ähnlich sind, war bis zu dieser Studie nicht einmal klar, ob sie von verschiedenen Genen oder von zwei Versionen desselben Gens kodiert werden. Die Tatsache, dass die meisten Stämme sowohl CBD als auch THC produzieren, trotz der Bemühungen der Züchter, HTV-freie Hanfsorten für Benutzer anzubauen, die dies vermeiden möchten, trägt zu der Verwirrung bei.

Die Chromosomenkarte zeigt nun deutlich, dass zwei verschiedene Gene im Spiel sind, die es ermöglichen sollten, sie während der Zucht zu trennen, um THC-freie Pflanzen zu züchten.

Was ist der Punkt?

Solche Karten sind wesentlich, um unser verarmtes Verständnis der Cannabisfabrik zu verbessern. Die Karte von Hughes und seinen Kollegen zahlt sich bereits jetzt aus, wenn man die mögliche Rolle von Viren bei der Herstellung von THC und CBD entdeckt. Den Forschern zufolge haben sie auch ein Gen identifiziert, das für die Produktion eines dritten Cannabinoids verantwortlich ist CBC.

Es gibt noch viel zu lernen über eine Pflanze, die viele Menschen regelmäßig konsumieren, aber die Wissenschaft hat noch nicht verstanden.

Hughes: "Es ist ein Zufall, dass THC und CBD Auswirkungen auf den Menschen haben, vorausgesetzt, diese Verbindungen haben sich schon entwickelt, bevor sich die Menschen auf der Erde befinden ...



Tags : DNAgenetischStamm