Creando una mappa fisica e genetica della cannabis sativa

L'impianto sativa della cannabis è comunemente usato per vari scopi medicinali, agricoli, industriali e ricreativi intorno al mondo. Malgrado il suo uso molto diffuso, rimane poche informazioni genetiche che forniscono la prova complementare sui sui beni medicinali, chimici e/o psicoattivi.

A questo scopo, scienziati negli Stati Uniti sviluppati di recente una mappa fisica e genetica della cannabis sativa per facilitare indagine successiva nei meccanismi genetici e molecolari esibiti da questo impianto. La ricerca è stata pubblicata nella ricerca del genoma del giornale.

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Studi iniziali dell'installazione del genoma delle cannabis

Mentre la biosintesi dei composti di cannabinoido in seno all'impianto sativa della cannabis può variare notevolmente secondo le pratiche dell'allevamento che sono usando, i due cannabinoidi più abbondanti delle cannabis sono creduti per provenire da una singola sorgente comune conosciuta come acido cannabigerolic (CBGA).

La produzione di acido tetrahydrocannabinolic (THCA) e dell'acido di cannabidiol (CBDA) poi è iniziata dalla reazione di CBGA con la sintasi di THCA e la sintasi di CBDA, rispettivamente.

Sebbene gli studi iniziali abbiano determinato che l'espressione di questi due enzimi svolge un ruolo diretto nella determinazione del contenuto definitivo di cannabinoido, rimane una comprensione limitata quanto a che meccanismi sono responsabili dell'espressione aumentata o abbassata di questi enzimi.

Per risolvere questa incertezza, due teorie differenti dell'installazione del genoma sono state proposte. In una teoria, sia la sintasi di CBDA che la sintasi di THCA sono reciprocamente - alleli esclusivi. Nella seconda teoria, è supposto che questi due enzimi siano collegati molto attentamente. Tuttavia, lo sforzo specifico della cannabis infine determinerà il livello di ogni attività dell'enzima durante la biosintesi.

Nel 2011, un gruppo di ricercatori ha tentato al resequence l'impianto (FN) della canapa di Finola per determinare la validità di queste due teorie; tuttavia, sono rimanere infruttuose come conseguenza di alta frammentazione.

Mappatura del genoma della cannabis

Nello studio 2019 della ricerca del genoma, i ricercatori coppia l'ordinamento in tempo reale di scienze biologiche (PacBio) della unico molecola pacifica (SMRT) del a lungo read del DNA genomico (gDNA) dall'impianto porpora droga tipo di Kush della genitrice e dall'impianto della canapa del genitore maschio F-N. Dalle mappe genetiche sia del PK che del F-N gli impianti erano relativamente coerenti, i ricercatori decisivi per fondere le due mappe genetiche per un'analisi completa.

L'analisi della mappa genetica sia degli impianti F-N che del PK ha dimostrato una tendenza particolarmente forte affinchè sia la presenza di geni che la ricombinazione accada vicino alle estremità dei cromosomi. In generale, i ricercatori hanno trovato che l'organizzazione dei geni sia negli impianti F-N che del PK ha somigliato molto attentamente a quella che è osservato nei prodotti del granulo come mais, orzo e grano. È importante notare che è raro per questo tipo di reticolo genetico da essere veduto nei prodotti del non granulo.

Che cosa era particolarmente unico circa la mappa genetica prodotta in questo studio era l'identificazione della codifica del gene per la sintasi acida cannabichromenic (CBCA). Questa scoperta è stata basata sul fatto che i reticoli del nucleotide di questo gene erano 96% identici al gene della sintasi di THCA.

L'attività dell'enzima di questo gene più successivamente è stata determinata aggiungendo un substrato di CBGA ai terreni di coltura chiariti, seguiti da un'analisi dei prodotti di questa reazione da cromatografia liquida a alta pressione (HPLC). L'alta capitalizzazione di CBCA ha confermato che i ricercatori in effetti avevano identificato il gene della codifica della sintasi di CBCA.

Che cosa la ricerca significa?

L'identificazione del gene che codifica per la sintasi di CBCA fornisce un potenziale di promessa per un'ampia varietà di studi farmacologici futuri. Per esempio, i beni analgesici del CBC sono il risultato della sua capacità di bloccare l'attività dei canali potenziali del ricevitore ankyrin tipo che svolgono un ruolo nella nostra percezione di dolore. Il CBC egualmente è stato associato con determinati beni antinfiammatori nel sistema gastrointestinale dei mouse.

Capendo il ruolo di questo gene particolare nella produzione della sintasi di CBCA, le tecniche future dell'allevamento possono mirare agli sforzi che esibiscono le più alte quantità in questo gene in uno sforzo per trattare le malattie specifiche quali la sindrome ed il morbo di Crohn di viscere irritabili, di cui tutt'e due inducono i pazienti a sperimentare gli alti livelli di infiammazione e di dolore intestinali.

Ringraziamenti

Il lavoro discusso in questo articolo è stato supportato finanziariamente dagli istituti canadesi della ricerca di salubrità come pure dall'istituto nazionale dell'istituto nazionale di salubrità (NIH) dell'allergia e delle malattie infettive.

Journal reference:

Laverty, K. U., Stout, J. M., Sullivan, M. J., Shah, H., Gill, N., Holbrook, L., et al. (2019). A physical and genetic map of Cannabis sativa identifies extensive rearrangements at the THC/CBD acid synthase loci. Genome Research 29; 1460156. DOI: 10.1101/gr.242592.118.

Benedette Cuffari

Written by

Benedette Cuffari

After completing her Bachelor of Science in Toxicology with two minors in Spanish and Chemistry in 2016, Benedette continued her studies to complete her Master of Science in Toxicology in May of 2018. During graduate school, Benedette investigated the dermatotoxicity of mechlorethamine and bendamustine, which are two nitrogen mustard alkylating agents that are currently used in anticancer therapy.

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