Новый подход к поиску лекарственных растений в биоразнообразных регионах

Ученые из Лейпцигского университета (UL), Института биохимии растений им. Лейбница (IPB) и Немецкого центра интегративных исследований биоразнообразия (iDiv) разработали метод, упрощающий поиск биологически активных природных соединений. Он основан на анализе филогенетических связей, пространственного распределения и вторичных метаболитов растений. Этот подход позволяет прогнозировать, какие группы растений и географические районы с наибольшей вероятностью содержат высокую концентрацию видов с лекарственными свойствами.

Проблема поиска новых лекарств

Более 70% всех используемых сегодня антибиотиков происходят из природных веществ. Однако в царстве растений протестировано лишь около 10% всех сосудистых растений на наличие подходящих активных соединений. В базах данных хранится около 250 000 структур природных продуктов, а общее их количество в растениях оценивается в ~500 000. Поиск до сих пор велся бессистемно, а знания о лекарственных растениях и их соединениях документировались непоследовательно.

Новый метод на примере Явы

Ученые собрали и стандартизировали данные по вторичным метаболитам, филогенетическим связям и распространению примерно 7500 видов семенных растений на индонезийском острове Ява. Было зафиксировано около 16 500 метаболитов, из которых почти 2900 были идентифицированы как вещества с противовирусным, антибактериальным, противогрибковым или противопаразитарным действием. Эти активные соединения производятся 1600 из 7500 изученных видов растений.

Ключевые выводы

• Неравномерное распределение: Биоактивные соединения производятся не всеми видами равномерно. Их концентрация наблюдается в отдельных семействах растений, где виды обычно тесно связаны между собой.
• Идентификация перспективных групп: Комбинирование генетических данных и информации о метаболитах позволило выявить группы растений со значительным перепредставленностью противомикробных веществ, а также те, где такая активность пока мало задокументирована.
• Географический аспект: Наибольшее разнообразие видов растений и, вероятно, самая высокая плотность растений с противомикробными соединениями обнаружены в горных районах Явы, а не в менее биоразнообразных низменностях.

Значение работы

• Метод позволяет целенаправленно идентифицировать конкретные группы растений, которые, вероятно, обладают противомикробными веществами, но еще не были изучены.
• Он также облегчает поиск видов, о которых пока мало информации, но где высока вероятность обнаружения новых активных веществ с неизвестной структурой.
• Подход может быть адаптирован для других географических регионов или групп биологически активных соединений.

Исследование опубликовано в журнале PNAS.