Гены, кодирующие белки для синтеза каннабиноидов конопли, растения получили от вируса, который встроился в их ДНК и остался там навсегда.
©Wikipedia
Растения конопли содержат многие десятки каннабиноидов, главные из которых — тетрагидроканнабинол (ТНС), стимулирующий аппетит, оказывающий противорвотное, обезболивающее и, конечно, психоактивное действие; а также сходный с ним каннабидиол (CBD), который не психоактивен, однако может снижать тревожность. А способность синтезировать эти вещества предки современных растений получили когда-то от вирусов — к такому выводу пришли авторы статьи, опубликованной в журнале Genome Research.
Геном Cannabis sativa исследовали команды Тима Хью (Tim Hughes) из канадского Университета Торонто и Харма ван Бейкеля (Harm van Bakel) из Медицинской школы Карла Айкана при клинике Маунт-Синай (ISMMS) в Нью-Йорке. Профессор Хью опубликовал «черновой» вариант генома конопли еще в 2011 году, но только сейчас он установлен с достаточной точностью и позволяет локализовать на ДНК отдельные гены и некодирующие участки. Благодаря этому ученые обнаружили прежде неизвестный ген, кодирующий белок, который синтезирует еще один каннабиноид конопли — каннабихромен (CBC).
Ну а гены синтаз, участвующих в синтезе ТНС и CBD, оказались расположены на довольно большом (более 250 тысяч оснований) участке ДНК, насыщенном ретротранспозонами — мобильными генетическими элементами, которые не несут никакой функциональной нагрузки в организме, но способны сохраняться и воспроизводиться в его ДНК. Этот участок, в свою очередь, окружен длинными (до 40 миллионов оснований) повторами. Такая структура характерна для вирусных геномов, встроившихся в ДНК хозяина.
Такое происходит в природе постоянно; геном всех эукариот полон фрагментов древних вирусов, и в нашей собственной ДНК на ретротранспозоны приходится больше 40 процентов. Эти участки часто остаются недействующими в геноме, а иногда приобретают новые свойства, и хозяин начинает использовать их для собственных задач. Судя по всему, так произошло и с коноплей: еще миллионы лет назад растение заразилось вирусом, который внес в него геном белка, предка синтаз ТНС и CBD. Эта способность оказалась ему полезной, и со временем растение стало активно ею пользоваться.
Ученые отмечают, что структура участка, содержащего гены ТНС и CBD, стимулирует рекомбинацию хромосомы и тем самым повышает свою изменчивость. Возможно, поэтому к нашему времени растение способно синтезировать более сотни различных каннабиноидов.
