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Ciencia

Los investigadores finalmente descubren los genes que producen THC y CBD.

El ADN animal y vegetal comparte la forma de la doble hélice.
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Mientras que el genoma de la planta de cannabis fue secuenciado en 2011, los investigadores lucharon por aislar los genes responsables de producir los dos químicos más importantes de la planta.

Hasta ahora. Un esfuerzo conjunto Canadá-Estados Unidos ha ayudadoidentificador los genes que producen THC (el componente que causa la flotación) y CBD (el compuesto mejor conocido por sus aplicaciones médicas).

Los seres humanos han consumido cannabis durante milenios, pero los científicos aún desconocen en gran medida el nacimiento de los compuestos químicos de la planta (cannabinoides) que afectan a los humanos ... Sin embargo, un descubrimiento revelado por el primer mapa del genoma del cannabis, que detalla Así, la disposición de los genes en los cromosomas, nos revela que los antiguos virus antiguos habrían colonizado el genoma de la planta y acelerado el proceso evolutivo de su ADN para ofrecernos la THC y CBD

El principal obstáculo para descubrir estos genes fue la abundancia de lo que los investigadores denominan "ADN basura", una información genética que se introdujo en el genoma del cannabis Por virus durante los años de su evolución. De hecho, entre 70 y 75, el porcentaje de ADN de marihuana y cáñamo proviene de estas fuentes retrovirales, dice Tim Hughes, genetista molecular del Centro Donnelly para la Investigación Biomolecular y Celular en la Universidad de Toronto.

Por ejemplo, los retrovirus: como el VIH, pueden insertar su ADN en los genomas de otras especies, dice Hughes.

"Los seres humanos, las plantas y prácticamente todos los organismos tienen algo así: aproximadamente la mitad del genoma humano se remonta a fuentes virales.

Segun los investigadoresEste descubrimiento facilitará en gran medida la manipulación de los niveles medicinales de THC y CBD contenidos en la planta para satisfacer las diversas preferencias de los pacientes en el mercado canadiense recientemente legalizado.

"Solo puedes manejar un gen cuando sabes dónde está"

dijo Harm van Bakel, uno de los colaboradores del estudio, quien también es experto en genómica en la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai, Nueva York.

"Y también necesita saber sobre el resto de la secuenciación del genoma para poder atacar de manera única el gen de interés y no ser distraído por ... otras cosas que se parecen", dijo Bakel. La estrella de Toronto.

Pero esta masa de ADN viral no solo impidió que los investigadores vieran los genes THC y CBD, sino que también contribuyó a su desarrollo. Hughes dice que los mecanismos celulares que normalmente mantendrían el orden genético podrían verse frustrados por las secuencias largas y repetidas del ADN viral circundante. Y en lugar de mantener los genes en su forma original, los mecanismos defectuosos habrían reorganizado su secuenciación para producir los patrones genéticos actuales. Exponer los mecanismos celulares al ADN viral puede causar errores que conducen a cambios genéticos en plantas como el cannabis.

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Según Tim Hughes, estos "errores" tienen "casi seguro" Favoreció el desarrollo de los genes THC y CBD de la planta.

El estudio, del cual la revista publicó este mes una versión preliminar en línea. Investigación del genoma, también ha demostrado que el THC y el CBD son producidos por distintos genes.
La existencia de otro gen activo que produce un producto conocido como cannabicromona, o CBCPuede tener efectos tanto medicinales como ligeramente intoxicantes en los humanos.

Otra razón por la que los genes habían escapado a los científicos era el estatus ilegal de la planta. Irónicamente, aunque entendemos bastante bien cómo el THC y el CBD afectan a los humanos, no sabemos cómo los genes que los producen son para la planta en sí.

El descubrimiento de los genes hará que sea mucho más fácil cultivar cannabis con niveles específicos de los dos compuestos primarios. También permite a los investigadores determinar qué genes son responsables sabor y olor Que caracterizan las diferentes cepas. Sin embargo, a pesar de que el genoma con cromosomas 10 ha sido secuenciado en 2011, la ubicación de estos genes clave ha permanecido oculta en un océano de ADN viral hasta hoy ...

El mapa cromosómico del cannabis.

"El mapa cromosómico es un importante recurso fundamental para la investigación que, a pesar del uso generalizado de cannabis, se ha quedado atrás de otras culturas debido a la legislación restrictiva", dice Tim Hughes, profesor de Centro Donnelly para la investigación celular y biomolecular y cofundador del estudio.

Según Hughes, estos virus podrían haber acelerado un proceso de evolución que resultó en la mutación de un solo gen enzimático en el cannabis en dos genes, que eventualmente nos habrían dado THC y CBD.

"Las proteínas [para THC y CBD] están integradas en este inmenso lío de secuencias similares a virus. Se sabe que estas secuencias facilitan la reorganización del cromosoma, y ​​en realidad son un poco peligrosas ".

Los viejos virus han contribuido a la evolución del cáñamo.

Las enzimas productoras de THC y CBD están codificadas por los genes de ácido cannabidiolico sintético THCA y CBDA, respectivamente. Ambos están en el cromosoma 6 de los diez cromosomas en los que se condiciona el genoma del cannabis. Allí, los genes de la enzima están rodeados por grandes franjas de ADN mezclado de virus que colonizaron el genoma hace millones de años. Este ADN viral, o elementos retro como se le llama, ha hecho copias de sí mismo que se han propagado a través del genoma al saltar a otros sitios del ADN de la célula huésped.

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Las secuencias genéticas de las sintasas THCA y CBDA son casi idénticas, lo que confirma la idea de que provienen del mismo gen que se duplicó hace millones de años. Con el tiempo, una o ambas copias del gen se mezclaron invadiendo los retroelementos y, evolucionando por separado, finalmente produjeron dos enzimas diferentes: CBDA sintasa encontrada en el cáñamo (tipo de fibra) y THCA sintetasa en El tipo de droga (marihuana).

Es difícil decir qué aspecto tenía el cannabis antes de que los virus antiguos lo ayudaran a desarrollar las propiedades que hoy conocemos. Pero según Hughes, algunos de sus parientes más cercanos son plantas inofensivas como la mora y el lúpulo ...

Los investigadores esperan que el mapa acelere los esfuerzos de reproducción para crear nuevas cepas con las propiedades médicas deseadas, así como variedades que puedan cultivarse de forma más sostenible o con mayor resistencia a enfermedades y plagas.

Como las enzimas son tan similares a nivel de ADN, no estaba claro hasta este estudio si están codificadas por genes distintos o por dos versiones del mismo gen. El hecho de que la mayoría de las cepas produzcan CBD y THC a pesar de los esfuerzos de los criadores para cultivar variedades de cáñamo sin HTV para los usuarios que buscan evitarlo se ha sumado a la confusión.

El mapa cromosómico ahora muestra claramente que hay dos genes distintos en juego, lo que debería permitir que se separen durante la reproducción para cultivar plantas libres de THC.

Cual es el punto

Estas tarjetas son esenciales para mejorar nuestra comprensión empobrecida de la planta de cannabis. El mapa de Hughes y sus colegas ya está pagando dividendos más allá del descubrimiento del posible papel de los virus en la producción de THC y CBD. Según los investigadores, también identificaron un gen responsable de producir un tercer cannabinoide llamado CBC.

Y todavía hay mucho que aprender acerca de una planta que mucha gente consume regularmente, pero la ciencia aún no ha entendido.

Según Hughes, "es por casualidad que el THC y el CBD tienen efectos en las personas, suponiendo que estos compuestos se hayan desarrollado mucho antes de que los humanos caminen sobre la Tierra ...



Los investigadores finalmente descubren los genes que producen THC y CBD.
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