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科学

偏光スーパーセルは、大麻毛状突起で特殊な代謝物を生成します

研究者は、大麻細胞がカンナビノイドを作るために使用する高効率メカニズムを特定します

生物学者は、大麻細胞がカンナビノイド(THC/CBD)を作るために使用する高収量の「トリック」を初めて定義しました。 現在、多くのバイオテクノロジー企業がTHC/CBDを植物の外、酵母または細胞培養で作ろうとしていますが、植物がどのようにしてこれを自然に行うのかはまだ不明です.

何世紀にもわたって、人間は、主にカンナビノイドとテルペノイドである特殊な代謝産物の消費に起因する薬理学的特性のために大麻を栽培してきました。 今日、大麻は数十億ドル規模の産業であり、その存在は、主に花に見られる腺毛と呼ばれる小さな細胞クラスターの生物学的活動に依存しています。

大麻の腺毛は、花の成熟中に形態と代謝産物の内容を変化させます

カンナビノイドは大麻細胞に対して有毒であり、大麻の細胞がどのように機能するかはわかっていません。 トリコームは、大量の生産と分泌を行うことができます 親油性代謝物。 この知識のギャップに対処するために、超高速凍結固定、定量的電子顕微鏡、およびカンナビノイド経路酵素の金標識を使用して、大麻の腺毛を研究しました。

研究は、代謝的に活性な大麻細胞が「スーパーセル」を形成し、細胞壁を横切る広範な細胞質架橋と、 極性分布 代謝産物が分泌される頂端面に隣接するオルガネラの。 非光合成色素体の予測された代謝的役割は、色素体の異常な膜ネットワークと、色素体間質のカンナビノイド/テルペン経路の開始位置によってサポートされています。 豊富な膜接触部位は、色素体の準結晶核を色素体エンベロープに、色素体を小胞体 (ER) に、および ER を原形質膜に結び付けます。

テトラヒドロカンナビノール酸シンターゼ (THCAS) によって触媒されるカンナビノイド生合成の最終段階は、細胞外貯蔵空洞の反対側の細胞表面壁に局在していた。 大麻細胞が豊富な代謝産物の生産を維持できる方法の新しいモデルを提案し、膜接触部位と細胞外THCA生合成の重要な役割を強調します。 この新しいモデルは、酵母または細胞培養におけるカンナビノイド生産のための合成生物学のアプローチに役立つ可能性があります。

ブリティッシュ大学の植物学者であるサム・リビングストン博士は、「大麻トリコーム細胞が、植物細胞にとって有毒な化合物であるテトラヒドロカンナビノール(THC)とテルペンを大量に生産する方法を理解するのに本当に役立ちます。研究を主導したコロンビア。

何十年もの間、人間は、主に CBD とテルペノイドなどの特殊な代謝産物の消費に起因する薬理学的特性のために大麻を栽培してきました。 今日、20 億ドル規模の世界的な大麻市場の生産は、主に植物の花に見られる腺毛と呼ばれる細胞の小さな塊の生物学的活動に大きく依存しています。

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で発表された研究 現在の生物学、THCが大麻毛状突起で生成および輸送される微小環境を明らかにし、細胞内のTHCまたはCBD製造経路のいくつかの重要なポイントに光を当てます。

リビングストン博士と共著者のレイシー・サミュエルズ博士は、大麻の腺状毛状突起の急速凍結を使用して、植物の細胞構造と代謝産物をその場で固定しました。 このように、彼らは電子顕微鏡を使用して大麻の腺毛を研究することができ、ナノスケールでの細胞構造を明らかにし、大麻の代謝的に活性な細胞が小さな代謝バイオファクトリーとして機能する「スーパーセル」を形成することを示しました.

これまで、合成生物学のアプローチは、できるだけ多くの製品を製造するための最も効率的な機械を備えた工場を建設するなど、THC/CBD の製造に関与する酵素の最適化に焦点を当ててきました。 しかし、これらのアプローチは、中間物質をある酵素から別の酵素に、または細胞内から最終生成物を収集できる細胞外に移動させる効率的な方法を開発していません。 この研究は、毒素や廃棄物を蓄積することなく、原材料から最終製品までの効率的なパイプラインを作成するために大麻が使用する細胞内の「配送ルート」を定義するのに役立ちます。

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「40年以上にわたり、大麻細胞について私たちが考えていたことはすべて、時代遅れの電子顕微鏡法に基づいていたため、不正確でした」と、UBCの植物細胞生物学者であるサミュエルズ博士は言います. 「この研究は、大麻細胞が製品を作る方法を定義しています。 これは長年にわたるパラダイムシフトであり、カンナビノイド生産の新しいビジョンを生み出しています。 この作業は、部分的には法的禁止のため、また大麻の遺伝子変換プロトコルが公開されていないため、困難でした. »

今日、私たちは次のことを知っています。

  • 腺細胞は、THCAの産生および分泌中に分極シンシチウムを形成します。
  • GPPS は、顕著な膜融合を含む色素体に局在しています。
  • THCAS は毛状突起の細胞外表面にのみ局在しています。
  • プラスチド、ER、および PM 間の膜接触は、新しいトラフィック パターンの起源です。

この新しいモデルは、バイオテクノロジーで一般的に使用されている酵母でのカンナビノイド生産のための合成生物学のアプローチに役立つ可能性があります。 これらの「ハック」がなければ、効率的な生産を実現することはできません。


タグ: 遺伝子の検索合成テルペントライコーム
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筆者 weedmaster

合法的な大麻を専門とするメディア放送局および通信マネージャー。 彼らの言うことを知っていますか? 知識は力である。 最新の研究、治療法、健康関連製品を最新の状態に保ちながら、大麻医学の背後にある科学を理解します。 合法化、法律、政治運動に関する最新のニュースやアイデアを常に入手してください。 大麻の医学的品質に関する科学界からの最新の研究と発見を含む、地球上で最も熟練した栽培者からのヒント、トリック、ハウツーガイドを発見してください。