Биохимические маркеры

С развитием биохимических знаний и методов их стали применять и в целях сравнения различных биологических объектов и их классификации. Так были разработаны биохимические маркеры. Маркер означает метчик, в биохимии - фактор идентификации, в генетике - ген известной локализации, по которому можно выявлять другие гены. Обычно имеют дело не с самим геном-маркером, а с его фенотипическим выражением, представляющим собой хорошо различимый качественный признак. Такой признак можно рассматривать как фактор идентификации соответствующего ему гена, а также сцепленных с ним других генов. В настоящее время наиболее часто в качестве биохимических маркеров используются изоферменты, запасные белки семян и вторичные метаболиты растений [23].

Маркеры на основе вторичных метаболитов

Одной из характерных особенностей высших растений является их способность к образованию и накоплению веществ вторичного метаболизма. Количество описанных соединений превышает 100 тыс.; действительное их число в природе гораздо больше, так как только 20-30% всех растений было исследовано как потенциальные фитофармацевтики. В противоположность первичным метаболитам, которые необходимы для жизни каждого организма, индивидуальные типы вторичных метаболитов обычно присутствуют в ограниченном количестве растений, тем самым указывая, что они не обязательны для первичного метаболизма, т. е. анаболизма или катаболизма. Эти соединения придают растениям специфический аромат, запах и цвет, обладают защитными свойствами в отношении вредителей и возбудителей болезней, а также других неблагоприятных воздействий. В современной литературе обсуждается ряд гипотез относительно роли вторичных метаболитов в функционировании ткани и их способности играть роль конституционных и инду-цибельных защитных соединений [26]. Кроме этого, вторичный метаболизм рассматривается как процесс детоксикации продуктов первичного метаболизма, а также запасания и транспорта веществ, что в конечном итоге представляет их как защитные метаболиты от абиотических и биотических факторов [26]. В медицине вещества вторичного метаболизма называют биологически активными веществами (БАВ), и именно они, обладая лечебным действием, обусловливают ценность лекарственного сырья.

Соединения растительного происхождения были использованы в качестве мощных фармацевтических препаратов на протяжении всей человеческой истории (рис. 2). Например, опийный мак используется с неолитических

Анальгетики

морфин

Некоторые формулы представителей вторичных метаболитов высших растений, имеющие промышленное фармацевтическое применение

Рис. 2. Некоторые формулы представителей вторичных метаболитов высших растений, имеющие промышленное фармацевтическое применение

винкристин

времен [27]; аспирин был обнаружен в конце XIX в. в коре ивы [28]; мощный агент химиотерапии таксол, который используется в лечении распространенного рака молочной железы, был обнаружен в тисе в середине XX в. [29].

Исследования метаболома лекарственных растений позволяют отличить «нормальный» метаболизм от «измененного» и поэтому их результаты успешно применяются в США, Японии и странах Европейского союза при разработке новых лекарственных средств и методов молекулярной диагностики. Знания о метаболоме растений, а также механизмах их регуляции необходимы для решения широкого круга задач, связанных с оценкой и улучшением качества биосырья, разработкой современных технологий его переработки. Анализ растительного метаболома является одной из предпосылок создания высокопродуктивных сортов сельскохозяйственных и лекарственных культур, адаптированных к конкретным климатическим условиям и устойчивых к неблагоприятным факторам внешней среды.

Исследование метаболома лекарственных растений обеспечивает обнаружение и установление биологической активности новых, ранее неизвестных природных соединений. В отличие от химических препаратов, которые легко подвергаются стандартизации по количеству и составу фармакологически активных компонентов, качество и безопасность фитопрепаратов во многом определяются хеморасами лекарственных растений, а также особенностями сезонной и возрастной динамики накопления БАВ в растительном организме. Создание электронных библиотек метаболомов лекарственных растений позволяет контролировать качество и безопасность как уже имеющихся на рынке коммерческих, так и разрабатываемых в настоящее время отечественных фитопрепаратов. Одной из важных проблем метаболомики является интерпретация большого объема информации, что требует привлечения современных биоинформациониых технологий, обеспечивающих хранение, интеграцию и математический анализ метаболомных профилей. Работа по созданию информационных систем и сбора данных о метаболоме организмов (биохимических паспортов) различных таксономических групп вносит важный вклад в проведение инвентаризации компонентов биоразнообразия и проводится в Центральном ботаническом саду НАН Беларуси.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >