Kasvien alkaloidisynteesi paremmin hallintaan
Väitöstutkimus selvitti, miten kasvisolu syntetisoi lääkeaineita.
Teknillisessä korkeakoulussa tarkastettavassa väitöskirjatyössä kehitettiin funktionaaliseen genomiikkaan perustuva teknologia kasvien sekundaarimetaboliaan osallistuvien geenien kartoittamiseksi. Tuloksena löydettiin kaksi uutta geeniä, jotka mahdollisesti toimivat tupakan alkaloidisynteesissä.VTT:n tutkija, diplomi-insinööri Suvi Häkkinen on tutkinut väitöstyössään kahteen Solanaceae-heimoon kuuluvan kasvin, tupakan ja Egyptin villikaalin, soluviljelmissä tapahtuvaa alkaloidien biosynteesiä. Kasvit tuottavat pienimolekyylisiä yhdisteitä, joilla on merkitystä mm. kasvien puolustautumisreaktioissa ja pölyttäjien houkuttimina. Kasvit tuottavat näitä sekundaarimetaboliitteja yleensä pieniä määriä. Ne ovat usein rakenteeltaan monimutkaisia, joten niiden syntetisoiminen kemiallisesti on vaikeaa. Alkaloidit, kuten morfiini ja paklitakseli, ovat sekundaarimetaboliitteihin kuuluva yhdisteryhmä, joita käytetään lääkeaineina.
Uusi alkaloidi eristettiin tupakan soluviljelmästä ja sen havaittiin esiintyvän kahtena isomeerinä. Kun villikaalin alkaloidibiosynteesissä toimiva H6H-geeni siirrettiin tupakan karvajuuriin, havaittiin, että juuret muuttivat tehokkaasti lisätyn hyoskyamiinin arvokkaammaksi lääkeaineeksi skopolamiiniksi. Suurin osa tuotetusta skopolamiinista eritettiin soluista ulos, minkä vuoksi tuotteen saatavuus helpottuu. Sekundaarimetaboliittien kuljetusta tutkittiin myös siirtämällä kuljetuksesta vastaava geeni tupakan soluviljelmiin. Tätä hiivaperäistä PDR5-tyyppistä transportteria voidaan hyödyntää kasvien sekundaarimetaboliittien erittymisessä soluista ulos.
Kasviperäisiä yhdisteitä voidaan tuottaa bioteknisesti kontrolloiduissa olosuhteissa soluviljelmissä. Suvi Häkkisen väitöstyö liittyy tavoitteisiin tuntea yhdisteiden biosynteesireitit nykyistä paremmin, jotta yhdisteiden tuotantoa soluviljelmissä voitaisiin tehostaa metabolianmuokkauksen avulla. Tutkimus tuo uutta tietoa biosynteesigeenien toiminnasta. Tuloksia voidaan hyödyntää kehitettäessä arvokkaiden lääkeaineiden tuotantoa soluviljelmissä.
Suvi Häkkisen väitöskirja ”A functional genomics approach to the study of alkaloid biosynthesis and metabolism in Nicotiana tabacum and Hyoscyamus muticus cell cultures” tarkastetaan 7.11.2008 Teknillisessä korkeakoulussa.
