科学家复活了已灭绝的大麻酶并追溯了该药物的起源

大麻是一种才华横溢的植物，花朵和叶片中隐藏着药典般的色彩。许多化合物在数百万年前进化出来，用来驱赶害虫或病原体，但近几千年来人类也发现了更多用途。

一项新研究深入探讨大麻的历史，探讨其一些最著名生物活性化合物的进化起源——四氢大麻酚（THC），大麻二酚（CBD），以及大麻（加拿大广播公司）。

采用一种称为祖先序列重建（ASR），荷兰瓦赫宁根大学与研究中心的研究人员揭示了那些在大麻祖先中产生这些化合物的早已灭绝的酶。他们还“复活”了古老的酶，以测试它们的功能。

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虽然他们的发现有助于我们理解进化，但也具有实际应用价值。

“这些祖先酶比其后代更为强健和灵活，”解释生物系统学科学家罗宾·范·费尔岑，“这使得它们成为生物技术和制药研究新应用的极具吸引力的起点。”

我们自史前时代以来就种植大麻，用它来做食物、织物、药品和娱乐。如今，科学家们知道这种植物可以生产数百种不同的产品大麻素,萜烯,类黄酮以及其他植物化学物质，其中一些具有独特的药用或精神活性特性。

该研究聚焦于一种被称为大麻素氧化环化酶的特定酶，这些酶能够转化大麻二酚酸（CBGA）转化为其他含有不同成分的大麻素生物活性因此，对大麻的治疗潜力产生了重大影响。

尽管大麻素氧化环化酶的重要性显而易见，但这些酶的理解仍然有限。由于对它们的历史和机制知之甚少，作者们试图通过追溯它们的历史——并重建它们已灭绝的祖先——来了解更多关于它们的信息。

对于现代大麻植物来说，THC、CBD和CBC的生产依赖于三种不同的酶，每种酶专门合成其中一种大麻素。然而，研究作者认为，数百万年前情况可能有所不同。

“通过复活并鉴定三种祖先大麻素氧化环化酶，我们实验验证了CBGA代谢出现在大麻近期祖先中的假说，”他们写.

基于现代植物中相关DNA序列的启发，ASR使科学家能够从以下基因中重建祖先基因。多重序列比对使得复活古代蛋白质成为可能。

通过这种方法，团队重现了数百万年前灭绝的大麻酶，即现代大麻（或现代人类）出现之前的状态。

现代大麻素氧化环化酶的共同祖先显然可以同时产生多种不同类型的大麻素。专门针对单一化合物的酶是在大麻进化过程中基因复制后才出现的。

这些结果表明，CBGA的代谢能力确实出现在一个较新的大麻祖先中，早期的大麻素氧化环化酶是“杂交”酶，产生多种大麻素的前体，而非像现代对应物那样专注于一种。

研究人员还“确认大麻素氧化环化酶活性的获得是独立发生的”，在大麻家族及远缘的产生大麻素植物如杜鹃中写.

团队发现，与现代酶相比，重建的祖先更容易在酵母细胞等微生物中生成。鉴于大麻素生产日益关注的生物技术而非植物学方法，这一点尤为重要。

“曾经看似进化上'未完成'的东西，最终变得非常有用，”他说范·费尔岑。

例如，CBC是一种据报道具有抗炎和镇痛特性的大麻素，但现代大麻植物几乎不会产生这种成分。

然而，新研究中重建的一种古老酶代表了一种“进化中间体”，在CBC产生方面表现出色。

范·维尔岑：“目前，没有任何大麻植物具有天然高的CBC含量他说.“因此，将这种酶引入大麻植物可能会带来创新的药用品种。”

该研究发表于植物生物技术杂志.

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