Una investigación innovadora realizada por investigadores de la Northeastern University ha presentado información considerable sobre la evolución de las plantas, con nuevas oportunidades para el desarrollo farmacéutico. El estudio, publicado en La ciencia está progresandoInvestiga las posibilidades únicas de una planta conocida como Moonsed Canadian, en particular la capacidad de incluir un átomo de cloria en una molécula, un logro que alguna vez es casi imposible para las plantas.
En el centro de este estudio hay una enzima llamada dechoroacutumin -halogenasa (DAH), de modo que las semillas de amapola canadiense pueden producir una conexión llamada acutumin. Esta conexión sirve como un mecanismo de defensa natural contra los depredadores y enfermedades, y la investigación ha indicado que las propiedades medicinales potenciales son, incluida la actividad selectiva de matar cáncer contra las células de leucemia y posibles aplicaciones en las neurociencias relacionadas con la pérdida de memoria.
La enzima DAH se distingue debido a la absorción de un átomo de halógeno – cloro, que es una característica excepcional para las plantas. La absorción de cloro en moléculas orgánicas tiene implicaciones significativas, ya que puede mejorar el potencial y la estabilidad de los productos farmacéuticos y los agroquímicos. La visión de cómo evolucionó las lunas canadienses que la capacidad de producir conexiones halogenadas es crucial para desarrollar métodos nuevos y eficientes para fabricar medicamentos.
Para descubrir este enigma evolutivo, los investigadores han seleccionado el genoma completo de la planta de la amapola y han mapeado su historia genética con detalles sin precedentes. Este análisis genómico reveló que el Dahgen se deriva de la enzima más habitual de flavonol -synthase (FLS) que se encuentra en otras plantas. Durante millones de años, las semillas de amapola canadiense se sometieron a innumerables genduplicaciones, pérdidas y mutaciones, lo que condujo a la evolución de DAH de FLS, lo que le permitió reemplazar el oxígeno con cloro en los procesos químicos.
El estudio ofrece una ventana fascinante en los evolutivos, con cambios genéticos intermediarios, denominados «reliquias evolutivas», que une la brecha entre FLS y DAH. Weng enfatizó que la transición de un tipo de enzima a la otra no fue fácil e incluyó varios pasos evolutivos.
Después de mapear este proceso evolutivo e identificar mutaciones críticas que facilitaron la nueva química de la enzima, el equipo intentó replicar el proceso en el laboratorio. Sus esfuerzos resultaron en restaurar aproximadamente del 1% al 2% de la actividad de la halogenasa, comenzando con el estado ancestral, lo que subraya la naturaleza precisa de las rutas evolutivas.
Las implicaciones de este descubrimiento alcanzan más que solo interés académico. Weng afirma que comprender estos procesos evolutivos puede allanar el camino para el desarrollo de «diseñadores y enzimas», que son cruciales para catalizar las reacciones químicas necesarias para hacer medicamentos. Las compañías farmacéuticas a menudo enfrentan desafíos para encontrar enzimas adecuadas para medicamentos específicos, y las ideas recopiladas de esta investigación pueden ofrecer perspectivas evolutivas que informan las aplicaciones biotecnológicas modernas.
A este respecto, la investigación se encuentra en la intersección de la biología evolutiva y la ciencia aplicada, que ofrece un marco para utilizar los antiguos procesos biológicos para resolver los desafíos contemporáneos en el desarrollo y la catálisis de los medicamentos. A medida que continúa la exploración, puede aliviar más caminos para crear nuevas conexiones y promover innovaciones terapéuticas.
