Lamiaceae olarak da bilinen nane ailesi, mutfak, tıbbi ve süs amaçlı yaygın olarak kullanılan çeşitli bir bitki grubudur. Aile; fesleğen, biberiye, kekik, nane ve adaçayı gibi popüler bitkiler de dahil olmak üzere 7.000’den fazla türden oluşur.
Adaçayı, biberiye, fesleğen ve hatta odunsu bitkileri içeren nane ailesi tik gibi bitkiler, koku ve tat alma duyumuza uyarıcı bir patlama sağlar. Michigan Eyalet Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, bu bitkilerin evriminin, kimyalarının evrimi yoluyla özelleşmiş doğal özelliklerini çeşitlendirdiğini ve gelecekte tıp ve pestisit üretimi gibi alanlarda kullanım olasılıklarının önünü açtığını keşfettiler.
“İnsanlar Nane ailesinin üyelerini özel metabolitleri için kolayca tanıyın, ”diyor doçent Björn Hamberger ve Doğa Bilimleri Koleji’nde Donatılmış Profesör James K. Billman Jr. “Metabolitler, kaçamayacakları için bitkilerin kendilerini savunmasının etkili bir yoludur.”
2016’dan beri Hamberger, bitkileri yırtıcı hayvanlardan ve patojenlerden korumak için gerekli olan, terpenoid adı verilen bitkilerde özel metabolitler üzerinde çalışıyor. ve ayrıca yeşil ve sürdürülebilir zirai kimyasallar, antioksidanlar, kozmetikler ve kokularda yaygın olarak kullanılan bileşenlerdir.
Hamberger, şu anda Georgia Üniversitesi’nde birkaç nane bitkisi genomunu dizileyen eski bir MSU genom bilimi araştırmacısı olan Robin Buell ile çalıştı. Buell’in ekibiyle yapılan bu işbirliği, Hamberger’in yüksek lisans öğrencileri Abigail Bryson ve Emily Lanier’in nane ailesinin birkaç genomunun nasıl evrimleştiğini ve bu kimyaların son 60 ila 70 milyon yılda nasıl ortaya çıktığını keşfetmelerine yol açtı.
“ Milyonlarca yıl boyunca bitkiler, geliştikleri belirli nişlere uyum sağladı ve gelişti ve bu, bu kimyaların çeşitli olduğu ve çevrelerine açıkça uyum sağladığı anlamına geliyor” dedi. “Böylece, bitkilerin yaptığı bu özel metabolitlere giden yolları belirlemeye ve keşfetmeye çalışıyoruz.”
Disiplinler arası bir yaklaşım benimseyen Bryson, terpenoid biyosentezinin genomik organizasyonunu belirledi ve Lanier, kimyasal yolları analiz etti. Lanier ve Bryson birlikte, nane ailesinden gelen beautyberry genomunda oldukça sıra dışı bir şey keşfettiler. Büyük bir biyosentetik gen kümesine sahiptir. Bir BGC, aynı metabolik yollarda yer alan genomda birbirine yakın bulunan bir gen grubudur. Bu genler, bir kolyedeki inciler gibidir – ayrı ama yine de bağlantılıdır. Ek olarak Bryson ve Lanier, nane ailesindeki diğer altı türde bu BGC’nin varyantlarını buldu.
“Genom içindeki genlerin fiziksel konumunun önemli olduğunu öğreniyoruz,” dedi Bryson. “Bitkideki özelleşmiş metabolik yolların evrimini yönlendirerek, çok çeşitli ilginç doğal bitki bileşiklerine yol açabilir.”
BGC’ler bakteri dünyasında iyi bilinir, ancak bitkilerdeki rolleri tam olarak anlaşılmamıştır. Beautyberry bitkisinin BGC kümesi, iki farklı terpenoid yolu kodlayan genler içerir. Ekip, bu terpenoidlerin bitkinin yapraklar ve kökler gibi çeşitli kısımlarında biriktiğini ve adaptasyonda farklı roller oynayabildiğini buldu.
“Aynı temel molekül, ancak her tür kendi versiyonunu yapıyor ve Lanier, hayatta kalma ihtiyaçlarına uyacak şekilde farklı şekillerde değiştirdiğini söyledi.
Hamberger, bunu herkesin bir kopyasına sahip olduğu ve gereksinimlerine ve tercihlerine göre değiştirdiği bir tarif gibi tanımlıyor.
Önceki araştırma nane bitkileri için benzersiz tıbbi kullanımlara yol açmıştır. Örneğin Indian Coleus, glokom için doğal bir tedavi olarak kullanılabilir ve Texas adaçayı, tüberküloza karşı etkili olan doğal bir antimikrobiyaldir. Hamberger ve ekibinin bulduğu yeni moleküler uyarlamalar, nane ailesinden doğal bitki ürünlerinin gelecekteki uygulamalarına kapı araladı.
Hamberger, “Ekibimiz nane ailesindeki fırsatlar konusunda heyecanlandı,” dedi. “Amerikan böğürtlen bitkisinde olduğu gibi bu nane enzimleri, laboratuvarda bize – umarım gelecekte – doğal, güzel kokulu sivrisinek kovucular da dahil olmak üzere doğal bitki ürünleri yapma yeteneği veriyor.”
Referans: ” Lamiaceae’de bir miltiradien biyosentetik gen kümesini ortaya çıkarmak, dinamik bir evrimsel yörüngeyi ortaya koyuyor”, yazan 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 ve Björn Hamberger, 20 Ocak 2023, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-023-35845-1