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Antigua familia de plantas, nueva medicina

Antigua familia de plantas, nueva medicina

La familia de la menta, también conocida como lamiáceasEs un grupo diverso de hierbas que se utilizan ampliamente con fines culinarios, medicinales y ornamentales. La familia consta de más de 7000 especies, incluidas hierbas populares como la albahaca, el romero, el tomillo, la menta y la salvia.

La familia de hierbas de la menta, que incluye salvia, romero, albahaca e incluso plantas leñosas como la teca, brinda un impulso estimulante a nuestros sentidos del olfato y el gusto. Investigadores de la Universidad Estatal de Michigan han descubierto que la evolución de estas plantas ha diversificado sus características naturales y especializadas a través de la evolución de su química, abriendo la posibilidad de usos futuros en áreas como la medicina y la producción de pesticidas.

“La gente identifica fácilmente a los miembros de la familia de la menta debido a sus metabolitos especializados”, dijo Bjorn Hamburger, profesor asociado y James K. Bellman Jr., profesor universitario en la Facultad de Ciencias Naturales. “Los metabolitos son una forma efectiva para que las plantas se defiendan porque no pueden escapar”.

Desde 2016, Hamburger ha estado estudiando metabolitos específicos de plantas llamados terpenoides, que son esenciales para proteger las plantas de depredadores y patógenos y también son ingredientes comunes en agroquímicos, antioxidantes, cosméticos y fragancias verdes y sostenibles.

Hamburger trabajó con Robin Boyle, un ex investigador de genómica de la Universidad Estatal de Michigan ahora en la Universidad de Georgia, quien secuenció muchos de los genomas de la planta de menta. Esta colaboración con el equipo de Buell llevó a los estudiantes graduados de Hamberger, Abigail Bryson y Emily Lanier, a descubrir cómo evolucionaron los muchos genomas de la familia de la menta y cómo surgieron estos quimioatrayentes en los últimos 60 a 70 millones de años.

“Durante millones de años, las plantas se han adaptado y evolucionado para sus nichos particulares donde prosperan, y eso significa que estas especies quimiotácticas son diversas y claramente se han adaptado a su entorno”, dijo Hamburger. “Por lo tanto, estamos tratando de identificar y descubrir las vías hacia estos metabolitos especializados que producen las plantas”.

Con un enfoque multidisciplinario, Bryson identificó la regulación genética de la biosíntesis de terpenoides y Lanier analizó las vías químicas. Juntos, Lanier y Bryson descubrieron algo muy inusual en el genoma de Beautyberry de la familia de la menta. Tiene un gran conjunto de genes biosintéticos. BGC es un grupo de genes ubicados cerca del genoma que participan en las mismas rutas metabólicas. Estos genes son como perlas individuales en un collar: separadas y conectadas. Además, Bryson y Lanier encontraron variantes de BGC en otros seis[{” attribute=””>species in the mint family.

“We are learning that the physical location of genes within the genome is important,” Bryson said. “It can drive the evolution of specialized metabolic pathways in the plant, leading to a vast diversity of interesting natural plant compounds.”

BGCs are well known in the bacterial world but their role in plants is not fully understood. The BGC cluster of the beautyberry plant contains genes that encode two distinct terpenoid pathways. The team found these terpenoids accumulate in various parts of the plant, such as the leaves and roots, and may play distinct roles in adaptation.

“It’s the same base molecule, but each species is making its own version and modifying it in different ways to fit their survival needs,” Lanier said.

Hamberger describes it like a recipe that everyone has a copy of and changes to suit their requirements and preferences.

Previous research has led to unique medical uses for mint plants. For example, Indian Coleus can be used as a natural treatment for glaucoma and Texas sage is a natural antimicrobial that is effective against tuberculosis. The new molecular adaptations Hamberger and his team have found open the door for future applications of natural plant products from the mint family.

“Our team has been excited about the opportunities within the mint family,” said Hamberger. “Those mint enzymes, as in the American beautyberry plant, give us the ability to make plant-natural products in the lab, including — hopefully in the future — natural good-smelling mosquito repellants.”

Reference: “Uncovering a miltiradiene biosynthetic gene cluster in the Lamiaceae reveals a dynamic evolutionary trajectory” by Abigail E. Bryson, Emily R. Lanier, Kin H. Lau, John P. Hamilton, Brieanne Vaillancourt, Davis Mathieu, Alan E. Yocca, Garret P. Miller, Patrick P. Edger, C. Robin Buell and Björn Hamberger, 20 January 2023, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-023-35845-1

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