科學家復活了已滅絕的大麻酶并追溯了該藥物的起源

大麻是一種才華橫溢的植物，花朵和葉片中隱藏著藥典般的色彩。許多化合物在數百萬年前進化出來，用來驅趕害蟲或病原體，但近幾千年來人類也發現了更多用途。

一項新研究深入探討大麻的歷史，探討其一些最著名生物活性化合物的進化起源——四氫大麻酚（THC），大麻二酚（CBD），以及大麻（加拿大廣播公司）。

采用一種稱為祖先序列重建（ASR），荷蘭瓦赫寧根大學與研究中心的研究人員揭示了那些在大麻祖先中產生這些化合物的早已滅絕的酶。他們還“復活”了古老的酶，以測試它們的功能。

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雖然他們的發現有助于我們理解進化，但也具有實際應用價值。

“這些祖先酶比其后代更為強健和靈活，”解釋生物系統學科學家羅賓·范·費爾岑，“這使得它們成為生物技術和制藥研究新應用的極具吸引力的起點。”

我們自史前時代以來就種植大麻，用它來做食物、織物、藥品和娛樂。如今，科學家們知道這種植物可以生產數百種不同的產品大麻素,萜烯,類黃酮以及其他植物化學物質，其中一些具有獨特的藥用或精神活性特性。

該研究聚焦于一種被稱為大麻素氧化環化酶的特定酶，這些酶能夠轉化大麻二酚酸（CBGA）轉化為其他含有不同成分的大麻素生物活性因此，對大麻的治療潛力產生了重大影響。

盡管大麻素氧化環化酶的重要性顯而易見，但這些酶的理解仍然有限。由于對它們的歷史和機制知之甚少，作者們試圖通過追溯它們的歷史——并重建它們已滅絕的祖先——來了解更多關于它們的信息。

對于現代大麻植物來說，THC、CBD和CBC的生產依賴于三種不同的酶，每種酶專門合成其中一種大麻素。然而，研究作者認為，數百萬年前情況可能有所不同。

“通過復活并鑒定三種祖先大麻素氧化環化酶，我們實驗驗證了CBGA代謝出現在大麻近期祖先中的假說，”他們寫.

基于現代植物中相關DNA序列的啟發，ASR使科學家能夠從以下基因中重建祖先基因。多重序列比對使得復活古代蛋白質成為可能。

通過這種方法，團隊重現了數百萬年前滅絕的大麻酶，即現代大麻（或現代人類）出現之前的狀態。

現代大麻素氧化環化酶的共同祖先顯然可以同時產生多種不同類型的大麻素。專門針對單一化合物的酶是在大麻進化過程中基因復制后才出現的。

這些結果表明，CBGA的代謝能力確實出現在一個較新的大麻祖先中，早期的大麻素氧化環化酶是“雜交”酶，產生多種大麻素的前體，而非像現代對應物那樣專注于一種。

研究人員還“確認大麻素氧化環化酶活性的獲得是獨立發生的”，在大麻家族及遠緣的產生大麻素植物如杜鵑中寫.

團隊發現，與現代酶相比，重建的祖先更容易在酵母細胞等微生物中生成。鑒于大麻素生產日益關注的生物技術而非植物學方法，這一點尤為重要。

“曾經看似進化上'未完成'的東西，最終變得非常有用，”他說范·費爾岑。

例如，CBC是一種據報道具有抗炎和鎮痛特性的大麻素，但現代大麻植物幾乎不會產生這種成分。

然而，新研究中重建的一種古老酶代表了一種“進化中間體”，在CBC產生方面表現出色。

范·維爾岑：“目前，沒有任何大麻植物具有天然高的CBC含量他說.“因此，將這種酶引入大麻植物可能會帶來創新的藥用品種。”

該研究發表于植物生物技術雜志.

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