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大麻从古老的病毒中获得高强度的能量

2020

我们人类为什么喜欢吃大麻有很多原因,但它们通常归结为两种东西中的一种:THC(四氢大麻酚),一种精神活性成分,可以让你像鸟一样高; 和CBD(大麻二酚),主要是因其治疗癫痫等疾病的药效而受到追捧,并可能带来其他健康益处。 事实证明,你可以感谢数百万年前传播大麻的病毒生产这两种化学物质的能力。

在最新一期的“基因组研究”中,一群北美科学家首次发表了大麻基因组的完整地图。 从图表中收集的无数有趣见解中发现,编码THC和CBD生产的基因由于病毒引入的DNA片段而进化,这些病毒感染植物并在数百万年前成功定殖其基因组。

来自地图的其他新见解包括发现负责CBC的基因(大麻素 - 大麻中发现的大麻素之一)生产,大麻和大麻的分化(前者主要产生CBD,而后者充满了THC),并提供可能使不同大麻比其他大麻更强大和更强大的线索。

“大麻育种的一个问题是与观察基因组有关的资源,”加州拉霍亚的J. Craig Venter研究所信息学主任托德迈克尔说,他没有参与这项研究。 到目前为止,许多工作都涉及一个试验和错误的过程,即随机繁殖随机菌株,而不了解特定的遗传特性会转移什么。 迈克尔说:“像遗传图这样的资源非常适合任何植物的高品质育种的起点。” “所有非常重要的作物都需要这些。”

但在过去,障碍一直困扰着这种大麻地图的发展。 立法禁止研究人员随时研究和试验植物,即使在受控制的实验室环境中也是如此。 最重要的是,由于其相对较大的尺寸,因此难以绘制大麻基因组图谱。 基因组越大,分类就越难,这就是为什么科学家花费这么长时间来绘制和理解人类基因组的原因。 病毒元素加剧了大麻基因组测序和组装的难度。 参见,THC和CBD都是由在同一染色体上发现的合酶基因制成的。 但是这些合成酶基因被称为反转录转座子的大块DNA混淆,后者来自你认为它的病毒。 随着时间的推移,数以百万计的传染性DNA元素在整个基因组中繁殖和传播。 THC和CBD合酶基因牢牢嵌套在这些元素中。

似乎THC和CBD合酶基因来自单个基因,病毒反转录转座子随着它们跳跃并扩展,推动了不同大麻品系中合酶基因序列的突变,促使基因分化为THCA(产生THC) )在大麻中,CBDA(生产CBD)在大麻中。 Michael建议转座因子在整个基因组中跳跃时,可能能够携带和移动合酶基因。

该论文背后的团队此前在2011年发表了基因组草案,尽管它过于分散,无法显示特定基因位于染色体上的位置。 另一家遗传公司在2月份公布了大麻基因组图谱,但尚未公布调查结果。

根据迈克尔的说法,基因组最终完全映射将成为大麻产业的“革命”。 行业专家将更容易确定要选择的特性,以便产生更容易和更快速生长的菌株。 但是,除了将大麻转变为更好的种植作物外,基因组图谱还应对微调菌株生产THC,CBD和数百种大麻特有的大麻素的能力产生重大影响。

迈克尔说,将遗传图谱与高质量的基因组相结合,可能使科学家能够针对特定的途径,特别是对大麻精神活性成分感兴趣的人。 例如,您可以修改大麻中的萜烯配置文件,以调节从植物中获得的高浓度。 你也可以改变植物产生的气味。 有了基因组图谱,研究人员甚至可以使用像CRISPR这样的工具在遗传水平上直接编辑这些特征。

虽然古代病毒元素在THC和CBD生产的进化历史中的作用是一个很好的洞察力,但对大多数科学家来说,并不是那么令人惊讶。 总的来说,这基本上就是植物如何进化,Michael迈克尔说。 我不确定为什么媒体如此积极地接受这一点。研究人员早就知道反转录转座子具有病毒起源。 “我们知道,由于反转录转座子的扩增,植物的基因组大小几乎达到100%。这不是什么新鲜事。我们知道它们在植物的进化中起着重要的作用。

相反,迈克尔认为,论文中更重要的见解与说明哪些基因可能活跃或可能不活跃有关,因为这将使研究人员更好地了解哪些点值得修补以及哪些方面应该避免。

迈克尔对高CBD产品作为阿片类药物替代品的未来感到特别兴奋。 他说,“我们得到了一种巨大的阿片类药物流行病,并且已经证明CBD和THC可以在控制疼痛方面发挥作用。”

最终,新的基因组图谱肯定会刺激娱乐和药用大麻应用的一系列新工作。 迈克尔说:“有很多出色的作品正在出现。” “在明年,我们将在大麻基因组学中看到许多非常棒的东西。”

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