Генетически модифицированная китайская полынь производит высокие уровни противомалярийного соединения

Артемизинин — мощное противомалярийное соединение, естественным образом производимое китайским кустарником Artemisia annua (полынь однолетняя). Однако в настоящее время низкое количество артемизинина, производимого в листьях этого растения, не удовлетворяет глобальный спрос. В исследовании, опубликованном 24 апреля в журнале Molecular Plant, китайские учёные сообщают о создании высококачественного чернового генома A. annua и использовании этой информации вместе с данными экспрессии генов для метаболической инженерии линий растений, производящих высокие уровни артемизинина.

По данным Всемирной организации здравоохранения (WHO), в 2016 году малярией заразились примерно 216 миллионов человек в 91 стране, и в том же году она стала причиной около 445 000 смертей во всём мире. Лучшим доступным лечением малярии, особенно случаев, вызванных Plasmodium falciparum, является комбинированная терапия на основе артемизинина. Однако предложение артемизинина ограничено, поскольку это соединение обычно составляет лишь 0.1%–1.0% сухого веса листьев A. annua.

Для решения этой проблемы исследователи сгенерировали высококачественную черновую сборку генома A. annua размером 1.74 гигабазы, который содержит 63 226 белок-кодирующих генов — одно из самых больших чисел среди секвенированных видов растений.

Геномная последовательность A. annua дала новое понимание всего метаболического пути, участвующего в биосинтезе артемизинина. Анализ выявил сложные регуляторные сети, лежащие в основе этого процесса. На основе геномных и транскриптомных данных учёные идентифицировали новые гены, участвующие в регуляции биосинтеза артемизинина.

Одновременно повысив активность трёх генов — HMGR, FPS и DBR2 — охватывающих весь путь биосинтеза артемизинина, исследователи получили линии A. annua, производящие высокие уровни артемизинина — 3.2% от сухого веса листьев.

Используя эти результаты, команда отправила образцы семян с высоким содержанием артемизинина на Мадагаскар, африканскую страну, выращивающую больше всего A. annua, для полевых испытаний. Они также продолжают исследовать способы увеличения производства артемизинина, с целью разработки линий A. annua, листья которых содержат 5% артемизинина.