Ученые создали генетическую карту каннабиса

Выяснилось, что тетрагидроканнабинол (ТГК) и каннабидиол (КБД) — биологически активные вещества, которые производит каннабис — возникли из-за древней колонизации генома растения вирусами.

Сотрудники Университета Торонто рассказывают, что эта находка стала лишь одной из целого ряда открытий, которые удалось сделать благодаря долгожданной карте генома каннабиса, где подробно описывается расположение генов на хромосомах. Среди других открытий значится обнаружение гена, ответственного за производство каннабихромена (CBC) — менее известного каннабиноида, который также можно использовать в качестве каннабинола. Результаты работы опубликованы в журнале Genome Research.

«Карта хромосом станет главной базой для дальнейших исследований, которые, несмотря на широкое распространение и повсеместное использование каннабиса, отставали от изучения других культур из-за ограничений в законодательстве», — говорит соавтор исследования Тим Хьюз (Tim Hughes).

Новая карта показывает, как конопля и марихуана, которые принадлежат к одному виду Cannabis sativa, развиваются как отдельные штаммы с различными химическими свойствами. Растения каннабиса, выращенные для изготовления наркотиков (марихуана), изобилуют психоактивным веществом ТГК, в то время как конопля производит каннабидиол или КБД, известный своим лекарственным потенциалом. Некоторые используют КБД для облегчения боли, а сам каннабидиол тестируется в качестве средства лечения эпилепсии, шизофрении и болезни Альцгеймера.

Ферменты, вырабатывающие ТГК и КБД, кодируются генами синтаз THCA и CBDA соответственно. Они обнаружены на шестой хромосоме из десяти, в которые «упакован» геном каннабиса. Ферменты окружены обширными областями искаженной ДНК, поступающей из вирусов, которые колонизировали геном миллионы лет назад. Эта вирусная ДНК, или ретротранспозоны, создала свои копии, которые распространились по всему геному, перемещаясь в ДНК клетки-хозяина.

Исследователи полагают, что дублирование гена ранних синтаз и расширение ретротранспозонов заставило каннабис разделиться на химически различные типы, разницу в которых позже обнаружили люди, отбирая те растения по принципу их воздействия — например, по высокому уровню ТГК.

Последовательности генов для синтаз THCA и CBDA почти идентичны, что подтверждает идею о том, что они происходят из одного и того же гена, который был продублирован миллионы лет назад. Со временем одна или обе копии генов были скремблированы путем вторжения в ретротранспозоны и, развиваясь параллельно друг другу, начали производить два разных фермента — синтазы CBDA, обнаруженной у конопли волоконного типа и THCA-синтазы в марихуане.

«У ученых по-прежнему связаны руки из-за ограничений в изучении этого вида, однако легализация и ожидаемое за ней снятие строгого регламента исследований обеспечат возможности для проведения дополнительных тестов. И Канада на сегодня лидирует в этом вопросе», — подытоживают исследователи.