Генетики заставили растение синтезировать пять психоделиков одновременно
Израильские биологи научили родственника табака самостоятельно вырабатывать пять психоделических веществ, которые в природе происходят из трех царств: растений, грибов и животных. Для этого ученые впервые расшифровали природный путь выработки ДМТ, а затем перенесли нужные гены в один организм.
В природе существует множество растительных и животных токсинов, воздействующих на нервную систему. Сегодня наука активно изучает структуру этих молекул, чтобы понять принципы работы человеческого мозга. Лабораторные эксперименты показывают, что такие соединения могут служить ключом к изучению нейропластичности — способности мозга восстанавливать разрушенные нейронные связи после тяжелых стрессов и травм.
Все классические психоделики строятся на одной биологической базе — аминокислоте триптофане. Из нее же человеческий организм производит серотонин, регулирующий настроение и многое другое. Поэтому эти вещества имеют очень похожую химическую структуру, из-за чего молекулы растений, грибов и жаб способны связываться с серотониновыми рецепторами в мозге человека. Разные виды научились по-своему перерабатывать триптофан, создавая уникальные химические вариации.
Сегодня эти вещества добывают из редких растений, грибов или животных, что вызывает экологические и этические проблемы. Например, жабы Сонорской пустыни, выделяющие мощный психоделик, страдают от потери среды обитания и бесконтрольного отлова. Альтернативный химический синтез в лабораториях слишком сложен, дорог и оставляет токсичные отходы.
Биологи нашли способ объединить в одном организме механизмы создания пяти психоделиков: ДМТ из тропических кустарников, псилоцибина и псилоцина из грибов, а также буфотенина и 5-MeO-DMT из яда жабы. Результаты опубликовали в журнале Science Advances.
В начале эксперимента исследователи расшифровали точный генетический механизм производства ДМТ в природе. Они выделили ключевые гены и ферменты, ответственные за этот процесс в тропических кустарниках. Затем биологи внедрили эти гены в Nicotiana benthamiana — лабораторный вид табака, который часто используют в генной инженерии. Растение успешно начало синтезировать ДМТ.
Затем ученые добавили в листья гены грибов и жаб. Когда биологи попытались получить жабий 5-MeO-DMT, выяснилось, что табак производит его в крайне малых количествах. Исследователи поняли, что молекула вещества плохо совпадала с активным центром фермента. Они заменили одну аминокислоту в структуре фермента и добились соответствия, увеличив производство вещества в 40 раз.
Далее ученые поместили гены пяти соединений в один куст, и растение смогло одновременно синтезировать все пять молекул. При этом, когда все пути активировались разом, ферменты начинали конкурировать за исходный триптофан, из-за чего общая эффективность производства падала.
В конце биологи добавили еще и бактериальные ферменты. Табак начал синтезировать модифицированные молекулы с атомами хлора и брома.
Таким образом, авторы научной работы создали программируемую биологическую фабрику, способную быстро производить различные химические соединения. В перспективе исследователи смогут научить растения собирать еще более сложные многокомпонентные смеси. Это даст нейробиологам чистый и возобновляемый материал для изучения работы мозга.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Психологам не удалось подтвердить стереотип о том, что мужчины не склонны к многозадачности, в отличие от женщин. Однако они выяснили, почему могло сложиться такое мнение.
Даже умеренный, но регулярный недосып может влиять на массу тела без каких-либо особых изменений в рационе. Авторы нового исследования выяснили, какой именно прибавки в весе можно ожидать.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Перепад температуры способен породить спиновый ток — причем безо всякого электрического тока, проводов и контактов. Ученые из Международного центра теоретической физики им. А. А. Абрикосова МФТИ Евгений Седов и Алексей Кавокин теоретически показали, что газ экситонных поляритонов превращает тепловой градиент в целое семейство спиновых и поляризационных токов. Их работа описывает оптические аналоги хорошо известных термоэлектрических эффектов и формулирует правила, по которым с помощью тепла можно управлять поляризацией света.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии