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Scienza

I ricercatori alla fine scoprono i geni che producono THC e CBD

i ricercatori finalmente scoprono i geni che producono thc e cbd

Mentre il genoma della pianta di cannabis è stato sequenziato in 2011, i ricercatori hanno lottato per isolare i geni responsabili della produzione delle due sostanze chimiche più importanti nella pianta.

Fino ad ora. Uno sforzo congiunto Canada-USA lo ha reso possibileidentificatore i geni che producono THC (il componente che causa il volo stazionario) e il CBD (il composto più noto per le sue applicazioni mediche).

Gli esseri umani hanno consumato cannabis per millenni, ma gli scienziati sono ancora in gran parte inconsapevoli della nascita dei composti chimici della pianta (cannabinoidi) che colpiscono gli esseri umani ... Tuttavia, una scoperta rivelata dalla prima mappa del genoma della cannabis, che dettaglia così la disposizione dei geni sui cromosomi, ci rivela che antichi virus antichi avrebbero colonizzato il genoma della pianta e accelerato il processo evolutivo del suo DNA per offrirci la THC e CBD...

Il principale ostacolo alla scoperta di questi geni era l'abbondanza di ciò che i ricercatori chiamano "DNA spazzatura", informazioni genetiche che sono state scaricate in il genoma della cannabis dai virus nel corso degli anni della sua evoluzione. In effetti, tra il 70 e il 75 percento del DNA nella marijuana e nella canapa proviene da queste fonti retrovirali, afferma Tim Hughes, genetista molecolare presso il Donnelly Center for Cellular and Biomolecular Research dell'Università di Toronto.

Ad esempio, i retrovirus: come l'HIV, sono in grado di inserire il loro DNA nei genomi di altre specie, dice Hughes.

“Gli esseri umani, le piante e praticamente ogni organismo ha qualcosa del genere che circa la metà del genoma umano risale a fonti virali.

Secondo i ricercatoriQuesta scoperta faciliterà notevolmente la manipolazione dei livelli di THC e CBD medicinali contenuti nella pianta per soddisfare le diverse preferenze dei pazienti nel mercato canadese appena legalizzato.

"Puoi manipolare un gene solo quando sai dove si trova" 

ha detto Harm van Bakel, uno dei collaboratori dello studio, che è anche un esperto di genomica presso la Icahn School of Medicine del Monte Sinai a New York.

"E devi anche conoscere il resto del sequenziamento del genoma in modo da poter mirare in modo univoco al gene di interesse e non farti distrarre da ... altre cose che assomigliano a questo", ha detto Bakel La stella di Toronto.

Ma non solo questa massa di DNA virale ha impedito ai ricercatori di vedere i geni THC e CBD, ma probabilmente ha anche contribuito al loro sviluppo. Hughes afferma che i meccanismi cellulari che normalmente manterrebbero l'ordine genetico possono essere contrastati dalle sequenze lunghe e ripetute del DNA virale circostante. E invece di mantenere i geni nella loro forma originale, i meccanismi difettosi avrebbero riorganizzato il loro sequenziamento per produrre gli attuali modelli genetici. L'esposizione dei meccanismi cellulari al DNA virale può causare errori che portano a cambiamenti genetici in piante come la cannabis.

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Secondo Tim Hughes, questi "errori" hanno "quasi certamente" favorito lo sviluppo dei geni THC e CBD della pianta.

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Lo studio, una versione preliminare del quale è stata pubblicata online questo mese dalla rivista Ricerca sul genoma, ha anche dimostrato che THC e CBD sono prodotti da geni distinti.
L'esistenza di un altro gene attivo che produce un prodotto noto come cannabichromone o CBC, può avere effetti sia medicinali che leggermente intossicanti nell'uomo.

Un altro motivo per cui i geni erano sfuggiti agli scienziati era lo stato illegale della pianta. Ironia della sorte, sebbene sia abbastanza ben compreso come il THC e il CBD influenzino gli esseri umani, non è chiaro come i geni che li producono per la pianta stessa.

La scoperta dei geni renderà molto più facile coltivare la cannabis con livelli specifici dei due composti primari. Permette anche ai ricercatori di determinare quali geni sono responsabili sapore e odore che caratterizzano i diversi ceppi. Eppure, anche se il genoma dei 10 cromosomi è stato sequenziato nel 2011, la posizione di questi geni chiave è rimasta nascosta in un oceano di DNA virale fino ad oggi ...

La mappa cromosomica della cannabis

"La mappa cromosomica è un'importante risorsa fondamentale per ulteriori ricerche che, nonostante l'uso diffuso di cannabis, è rimasta indietro rispetto ad altre colture a causa della legislazione restrittiva", afferma Tim Hughes, professore presso il Donnelly Center for Cellular and Biomolecular Research e studio co- fondatore.

Secondo Hughes, questi virus avrebbero potuto accelerare un processo evolutivo che ha portato alla mutazione di un singolo gene enzimatico nella cannabis in due geni, che alla fine ci hanno dato THC e CBD.

“Le proteine ​​[per THC e CBD] sono incorporate in questo enorme pasticcio di sequenze simili a virus. Queste sequenze sono note per rendere più facile riorganizzare il cromosoma e in realtà sono un po 'pericolose. "

Antichi virus hanno contribuito all'evoluzione della canapa

Gli enzimi che producono THC e CBD sono codificati rispettivamente dai geni THCA e CBDA Acido cannabidiolico sintetico. Entrambi si trovano sul cromosoma 6 dei dieci cromosomi in cui è confezionato il genoma della cannabis. Lì, i geni dell'enzima sono circondati da vaste fasce di DNA rimescolato dai virus che hanno colonizzato il genoma milioni di anni fa. Questo DNA virale, o retro-elementi come viene chiamato, ha creato copie di se stesso che si sono diffuse in tutto il genoma saltando in altri siti nel DNA della cellula ospite.

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Le sequenze genetiche delle sintasi THCA e CBDA sono quasi identiche, confermando l'idea che provengano dallo stesso gene che è stato duplicato milioni di anni fa. Nel tempo, una o entrambe le copie del gene sono state rimescolate invadendo retroelementi e, evolvendosi separatamente, hanno finito per produrre due diversi enzimi: la CBDA sintasi che si trova nella canapa (simile alle fibre) e la THCA sintasi in il tipo di droga (marijuana).

È difficile dire che aspetto avesse la cannabis prima che i virus antichi la aiutassero a sviluppare le proprietà che conosciamo oggi. Ma secondo Hughes, alcuni dei suoi parenti più stretti sono piante innocue come il gelso e il luppolo ...

I ricercatori si aspettano che la scheda acceleri gli sforzi di selezione per creare nuovi ceppi con proprietà mediche desiderate, nonché varietà che possono essere coltivate in modo più sostenibile o con maggiore resistenza a malattie e parassiti.

Poiché gli enzimi sono così simili a livello di DNA, fino a questo studio non era nemmeno chiaro se fossero codificati da geni separati o da due versioni dello stesso gene. Il fatto che la maggior parte delle varietà produca sia CBD che THC nonostante gli sforzi degli allevatori di coltivare varietà di canapa prive di THC che altera la mente per gli utenti che cercano di evitarlo ha aggiunto alla confusione.

La mappa cromosomica ora mostra chiaramente che sono in gioco due geni distinti, che dovrebbero consentire loro di essere separati durante la riproduzione per far crescere le piante prive di THC.

Qual è il punto?

Tali mappe sono essenziali per migliorare la nostra comprensione impoverita della pianta di cannabis. La mappa di Hughes e colleghi sta già pagando i dividendi oltre alla scoperta del possibile ruolo dei virus nella produzione di THC e CBD. Secondo i ricercatori, hanno anche identificato un gene responsabile della produzione di un terzo cannabinoide chiamato CBC.

E c'è ancora molto da imparare su una pianta che molte persone consumano regolarmente, ma la scienza deve ancora comprendere appieno.


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Maestro d'erba

L'autore Maestro d'erba

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