Forscher der Cornell University haben eine Hefe-basierte Screening-Methode entwickelt, um zu untersuchen, wie Pflanzen medizinische Verbindungen synthetisieren. Die Methode erfasst Protein-Protein-Interaktionen zwischen pflanzlichen Enzymen, um die Schlüsselgene zu identifizieren, die für die Produktion dieser Verbindungen verantwortlich sind. Durch die Veränderung von Bäckerhefe mit Kandidatengenen können die Forscher schnell feststellen, welche Gene Proteine produzieren, die miteinander interagieren. Dies reduziert die Anzahl der Gene, die biochemisch untersucht werden müssen. Die Hefe-basierte Methode wurde anhand von Kratomblättern, einer Pflanze mit pharmazeutischem Potenzial, demonstriert. Dabei wurde insbesondere die Produktion einer Verbindung namens Mitragynin untersucht. Von den 20 durch genetisches Screening vorhergesagten Kandidaten wurden durch die Hefe-basierte Methode sechs Kratomenzyme identifiziert, während anschließende biochemische Tests ihre Funktionalität bestätigten. Die Forscher glauben, dass der Hefe-basierte Ansatz zu einem kostengünstigeren und effizienteren Entdeckungsprozess für neue pharmazeutische Wirkstoffe aus Pflanzen führen kann. Die Forschungsarbeit wurde von verschiedenen Organisationen, darunter dem National Institutes of Health und der National Science Foundation, unterstützt.
Einführung
Forscher der Cornell Universität haben eine innovative, hefebasierte Screening-Methode entwickelt, um den Prozess zu analysieren und zu verstehen, mit dem Pflanzen medizinische Verbindungen synthetisieren. Diese Methode konzentriert sich auf die Erfassung von Protein-Protein-Interaktionen zwischen Pflanzenenzymen und auf die Identifizierung der Schlüsselgene, die für die Produktion dieser Verbindungen verantwortlich sind. Durch die Konstruktion von Bäckerhefe mit Kandidatengenen können die Forscher schnell feststellen, welche Gene Proteine produzieren, die miteinander interagieren. Dadurch wird die Anzahl der Gene, die biochemisch gescreent werden müssen, reduziert.
Die Notwendigkeit einer effizienten Arzneimittelforschung
Die Arzneimittelforschung ist ein komplexer und zeitaufwändiger Prozess, der die Identifizierung und Isolierung von bioaktiven Verbindungen aus natürlichen Quellen umfasst. Herkömmliche Methoden der Arzneimittelforschung erfordern oft umfangreiche biochemische Untersuchungen, die teuer, zeitaufwendig und arbeitsintensiv sein können. Daher besteht ein wachsender Bedarf an effizienteren und kostengünstigeren Ansätzen, um die Entdeckung neuer pharmazeutischer Produkte auf pflanzlicher Basis zu beschleunigen.
Die hefebasierte Screening-Methode
Die von den Forschern der Cornell Universität entwickelte hefebasierte Screening-Methode bietet einen neuen Ansatz zur Identifizierung von Schlüsselgenen, die an der Synthese von medizinischen Verbindungen in Pflanzen beteiligt sind. Durch die Konstruktion von Bäckerhefe mit Kandidatengenen können die Forscher die Interaktionen zwischen Pflanzenenzymen beobachten und feststellen, welche Gene Proteine produzieren, die miteinander interagieren. Diese Methode reduziert signifikant die Anzahl der Gene, die biochemisch gescreent werden müssen und vereinfacht so den Entdeckungsprozess.
Die Wirksamkeit der hefebasierten Methode wurde anhand von Kratomblättern, einer Pflanze mit pharmazeutischem Potenzial, nachgewiesen. Dabei konzentrierten sie sich auf die Produktion einer Verbindung namens Mitragynin. Durch genetisches Screening konnten die Forscher 20 Kandidaten für Kratom-Enzyme vorhersagen. Mit Hilfe der hefebasierten Methode konnten sie sechs Enzyme identifizieren, die eine entscheidende Rolle bei der Synthese von Mitragynin spielen. Nachfolgende biochemische Tests bestätigten die Funktionalität dieser Enzyme.
Vorteile der hefebasierten Methode
Die hefebasierte Screening-Methode bietet gegenüber herkömmlichen biochemischen Screening-Methoden für die Synthese pflanzlicher Heilmittelverbindungen mehrere Vorteile:
- Kosteneffizienz: Durch die Reduzierung der Anzahl der Gene, die biochemisch gescreent werden müssen, spart die hefebasierte Methode erhebliche Kosten im Zusammenhang mit herkömmlichen Screening-Methoden.
- Effizienz: Die hefebasierte Methode ermöglicht es Forschern, schnell Schlüsselgene zu identifizieren, die an der Synthese von medizinischen Verbindungen beteiligt sind, und so Zeit und Ressourcen zu sparen.
- Genauigkeit: Die hefebasierte Methode basiert auf Protein-Protein-Interaktionen und liefert genauere Vorhersagen von Schlüsselgenen im Vergleich zu anderen Methoden, die ausschließlich auf genetischen Informationen beruhen.
- Anwendbarkeit auf verschiedene Pflanzenarten: Die hefebasierte Methode ist nicht auf bestimmte Pflanzenarten beschränkt und kann auf eine Vielzahl von Pflanzen mit potenziellen medizinischen Verbindungen angewendet werden.
Potentielle Auswirkungen auf die Arzneimittelforschung
Die von den Forschern der Cornell Universität entwickelte hefebasierte Screening-Methode hat das Potenzial, den Prozess der Arzneimittelforschung zu revolutionieren, indem sie die Identifizierung und Isolierung von medizinischen Verbindungen aus Pflanzen erleichtert. Durch die Vereinfachung des Entdeckungsprozesses kann diese Methode zu kosteneffizienteren und effizienteren Methoden führen, um neue pharmazeutische Produkte aus Pflanzen zu entdecken. Dadurch können Fortschritte in der Medizin erreicht und die Patientenversorgung verbessert werden.
Unterstützung der Forschung
Die Forschung zur hefebasierten Screening-Methode wurde von verschiedenen Organisationen unterstützt, darunter die National Institutes of Health (NIH) und die National Science Foundation (NSF). Die Anerkennung und Unterstützung dieser renommierten Institutionen unterstreichen die Bedeutung und das Potenzial der Forschung auf dem Gebiet der Arzneimittelforschung und pharmazeutischen Entwicklung.
