Мятные растения могут помочь в производстве новых лекарств
Растения семейства мятных богаты химическими молекулами, которые придают листьям характерный запах и вкус. Семейство мятных (Lamiaceae) является шестым по величине семейством цветковых растений и включает в себя множество знакомых видов, помимо самой мяты, таких как базилик, розмарин, мята перечная, лаванда, шалфей и колеус. Ароматические и вкусовые соединения, производимые этими растениями, привлекают опылителей и отпугивают травоядных, и они сыграли важную роль в диверсификации этой большой группы растений.
Исследователи из Мичиганского государственного университета уже много лет изучают большое разнообразие метаболитов, обнаруженных в мятных растениях, и в последнее время сосредоточились на группе молекул, называемых терпеноидами. Эти соединения необходимы для защиты растений от хищников и патогенов, а также являются распространенными ингредиентами в экологичных и устойчивых агрохимикатах, антиоксидантах, косметике и ароматах.
"Люди легко узнают представителей семейства мятных по их специализированным метаболитам", - отметили доктор Джеймс К. Биллман-младший и профессор Бьорн Хамбергер. "Метаболиты - это эффективный способ самозащиты растений, потому что они не могут убежать".
Профессор Хамбергер ранее работал с Робином Бьюэллом, бывшим исследователем геномики МГУ, который секвенировал геномы нескольких видов растений семейства мятных. В результате сотрудничества с командой Бьюэлла аспиранты Эбигейл Брайсон и Эмили Ланье обнаружили, как геномы нескольких видов семейства мятных эволюционировали за последние 60-70 миллионов лет и как возникли их химические свойства.
"За миллионы лет растения адаптировались и эволюционировали для своих конкретных ниш, в которых они процветают, а это означает, что химические составы этих растений разнообразны и явно адаптировались к окружающей среде", - сказал профессор Хамбергер. "Поэтому мы пытаемся определить и открыть пути к этим специализированным метаболитам, которые производят растения".
По словам исследователей, растения этого семейства на протяжении своей эволюции диверсифицировали природные характеристики своих метаболитов, что привело к большому разнообразию различных химических соединений, обнаруженных у современных представителей группы. Чтобы понять механизмы, с помощью которых развивалось такое разнообразие, исследователи применили междисциплинарный подход и проанализировали генетические и химические пути, участвующие в биосинтезе терпеноидов у различных видов семейства мятликовых.
Брайсон определил геномную основу биосинтеза терпеноидов, а Ланье проанализировал химические пути. Вместе Ланье и Брайсон обнаружили нечто очень необычное в геноме красавки (Callicarpa americana) из семейства мятных. В нем имеется большой кластер биосинтетических генов (BGC), который представляет собой группу генов, расположенных близко друг к другу в геноме и участвующих в одних и тех же метаболических путях. Кроме того, Брайсон и Ланье обнаружили варианты этого BGC у шести других видов семейства мятных.
