Planten Tatarinows aster benyttes i traditionel kinesisk medicin til at kurere infektioner. Nu har forskere fundet ud af, at plantens helbredende egenskaber slet ikke stammer fra planten selv, men fra en svamp, der lever inde i planten.
Nogle former for traditionel kinesisk medicin virker godt, mens andre ikke gør.
Én slags medicin, som virker godt, er produceret af et ekstrakt fra Aster tataricus-planten. Medicinen benyttes traditionelt til at nedkæmpe infektioner med stafylokokker, colibakterier og andre bakterier og kan meget vel have sundhedsfremmende egenskaber.
Alligevel har de kinesiske medicinmænd ikke helt forstået plantens hemmelighed.
Ny forskning viser nemlig, at det slet ikke er planten, der producerer de helbredsmæssigt gavnlige stoffer, men derimod en svamp, som lever inde i planten.
Forskerne bag et nyt studie har for nylig opdaget svampen, og de har undersøgt den på kryds og tværs, fordi den kan lave stoffer, der måske kan blive nyttig i kampen mod kræft.
”Nogle bioaktive molekyler i svampen kan have anti-kræft-egenskaber. Dem er vi selvfølgelig meget interesserede i at finde ud af mere om, men det kræver, at vi forstår, hvordan de bliver lavet,” fortæller den danske bidragyder til det nye studie, professor Tilmann Weber fra Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability ved Danmarks Tekniske Universitet i Lyngby.
Studiet er for nylig offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.
Vil hellere lave traditionel kinesisk medicin i ståltanke
Forskerne ville finde ud af, hvordan planten laver de bioaktive molekyler, som hedder astiner.
Astiner har længe været kendt for at besidde generelle sundhedsfremmende egenskaber, og forsøg på dyr har vist, at de er særdeles bioaktive.
Astiner binder sig også til et vigtigt regulatorisk protein i mennesker og kan på den måde hæmme et immunrespons eller potentielt set bekæmpe kræft.
Problemet er bare, at det kan tage flere måneder at få Aster tataricus-ekstrakt nok til at lave kliniske forsøg i storskala med den potentielle lægemiddelkandidat for slet ikke at tale om at kunne udnytte ekstraktet kommercielt. Planterne vokser langsomt, og hver plante indeholder kun en lille smule astiner.
Alternativet er at indsamle planterne i naturen, men det kan true deres eksistens. Derfor vil forskere hellere isolere den biokemiske produktionskæde, så de kan forbedre den i laboratoriet eller udtrykke den i en gær eller bakterie, der er lettere at dyrke i store ståltanke.
”At kunne udvikle en bioteknologisk proces kræver at vi ved, hvilke gener der er involveret, og kender til den biosyntetisk proces, som fører til produktionen af den ønskede substans. Astiner er usædvanligt komplekse i deres kemiske struktur,” fortæller førsteforfatteren, ph.d. Thomas Schafhauser fra Universität Tübingen i Tyskland.
Fandt svamp inde i Aster tataricus
Forskerne splittede planten ad i jagten på både gener og signalveje og fandt til deres overraskelse en svamp, som levede inde i planten. Efterfølgende skilte de plante og svamp fra hinanden, og planten producerede ikke længere de eftertragtede astiner. Det gjorde svampen, som de gav navnet Cyanodermella asteris.
Cyanodermella asteris lever i fredelig og formentlig gavnlig sameksistens med Aster tataricus, men forskerne havde alligevel ingen problemer med at dyrke den i laboratoriet.
Her kunne de helgenomsekventere svampen, hvilket blotlagde de gener, som gør det muligt at syntetisere astiner.
”Heldigvis havde en kollega tidligere arbejdet med enzymer, som ligner dem Cyanodermella asteris benytter til at lave astiner. Vi sammenlignede deres biokemiske produktionsveje og kunne dermed identificere, hvordan Cyanodermella asteris laver astiner ud fra meget simple molekyler, herunder aminosyrer som prolin, fenylalanin og serin. Svampen omdanner dem til mere ualmindelige aminosyrer, som den til sidst benytter til at samle de færdige astiner,” forklarer Tilmann Weber.
Plante og svamp laver astiner i fællesskab
Forskerne fandt dog også noget, som overraskede dem.
Én bestemt form for astin besidder en dobbelt klorineret prolin i peptidkæden – altså en peptid med to klorgrupper klistret på én af aminosyrerne – og en hydroxylering. Denne astin hedder astin A.
I Cyanodermella asteris kunne forskerne imidlertid ikke finde gener, som kunne gøre det muligt at lave hele den biokemiske konstruktion af astin A.
De kunne heller ikke finde denne specifikke astin i ekstraktet fra de svampe, som blev dyrket i laboratoriet – kun i ekstraktet fra planterne.
Det hele peger på, at generne til Cyanodermella asteris indeholder formlen for nogle hidtil ukendte enzymer.
”Det er en meget stærk indikation på, at planterne og svampene lever i en form for symbiose, hvor svampen producerer en del af astin A, mens planten gør den færdig. Men måske kan astin A ikke produceres, medmindre planten sender et signal til svampen. Det er meget spændende videnskabeligt, og vi vil gerne finde ud af, hvad det manglende enzym er, fordi det kan være nyttig i biosyntese i laboratoriet,” siger Tilmann Weber.
Tilmann Weber og hans kollegaer spekulerer i, om planten og svampen samarbejder, fordi astin A bekæmper insekter eller parasitiske svampe, som kan true Aster tataricus.
Opdagelse kan blive guld værd i fremtiden
Tillman Weber forklarer, at studier som dette generelt åbner op for ny viden omkring de metoder, som naturen har udviklet til at lave forskellige molekyler.
Denne viden kan senere hen blive guld værd, når forskere finder andre molekyler, som med små modifikationer kan blive til fremragende lægemidler.
I det tilfælde kan det være, at de små modifikationer kan opnås ved hjælp af enzymer fra enten Cyanodermella asteris eller Aster tataricus.
”Jeg er desværre ikke med i den næste del af projektet, men jeg ved, at mine kollegaer planlægger at gå videre med astinerne for at se, om de har nogle af de egenskaber, vi håber, de har,” siger Tilmann Weber.
”Antitumor astins originate from the fungal endophyte Cyanodermella asteris living within the medicinal plant Aster tataricus” er udgivet i Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Tilmann Weber modtog i 2017 en Challenge Programme-bevilling fra Novo Nordisk Fonden til projektet “Integration of Informatics and Metabolic Engineering for the Discovery of Novel Antibiotics (IIMENA)”.
