Tìm ra cách sinh tổng hợp các hợp chất trong thảo mộc

Để tận dụng được các hợp chất này, các nhà nghiên cứu tại Đại học Purdue đã tìm ra "công thức", cụ thể là lập bản đồ con đường sinh tổng hợp - một loại công thức phân tử gồm các thành phần và các bước cần thiết để tạo ra hợp chất.

"Bằng cách tìm ra con đường sinh tổng hợp, trong tương lai chúng ta có thể tạo ra thực vật có hàm lượng hợp chất cao hơn, hoặc dùng vi sinh vật để tổng hợp ra các hợp chất sử dụng trong y tế," Natalia Dudareva, Giáo sư hóa sinh tại Đại học Nông nghiệp Purdue, và là đồng tác giả dự án nghiên cứu, cho biết.

Thymol, carvacrol và thymohydroquinone là các hợp chất tạo hương vị trong cỏ xạ hương,kinh giới cay (oregano) và các loại cây khác trong họ Lamiaceae. Các hợp chất này cũng có khả năng kháng khuẩn, chống viêm, chống oxy hóa và các đặc tính khác có lợi cho sức khỏe con người. Đặc biệt, thymohydroquinone đã được chứng minh là có đặc tính chống ung thư và đang rất được các nhà nghiên cứu dược quan tâm.

Hợp tác với các nhà khoa học từ Đại học Martin Luther Halle-Wittenberg ở Đức và Đại học Bang Michigan, nhóm nghiên cứu đã giải trình tự RNA và phân tích tương quan để sàng lọc hơn 80.000 gen từ các mẫu mô thực vật, và xác định các gen cần thiết để sản xuất thymohydroquinone.

Dựa trên những gì đã biết về cấu trúc hợp chất và thông qua việc xác định cấu trúc chất chuyển hóa và thử nghiệm sinh hóa, nhóm nghiên cứu đã xác định được toàn bộ con đường sinh tổng hợp thymohydroquinone, bao gồm sự hình thành các tiền chất của nó là thymol và carvacrol, và các hợp chất trung gian chỉ tồn tại trong thời gian ngắn.

Với việc tìm ra con đường sinh tổng hợp, các nhà khoa học thực vật có thể phát triển các giống cây trồng tạo ra nhiều hợp chất có lợi hơn hoặc sử dụng vi sinh vật, như nấm men, làm "nhà máy" sản xuất hợp chất.

Nghiên cứu được trình bày chi tiết trong một bài báo đăng trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ.