El THC y el CBD cobraron vida gracias a la antigua colonización del genoma de la planta por virus, según descubrieron investigadores de la Universidad de Toronto.
El hallazgo que detalla la disposición de los genes en los cromosomas en el mapa del genoma esta publicado en la revista Genome Research . Entre otras revelaciones se encuentran el descubrimiento de un gen responsable de la producción de cannabicromeno, o CBC, un cannabinoide menos conocido, como se conocen las sustancias activas en el cannabis, y nuevas ideas sobre cómo se determina la potencia de la cepa.
«El mapa cromosómico es un importante recurso fundamental para futuras investigaciones que, a pesar del uso generalizado del cannabis, se ha quedado atrás de otros cultivos debido a la legislación restrictiva», dice Tim Hughes , profesor en el Centro Donnelly de Investigación Celular y Biomolecular y co-líder de el estudio. Hughes también es profesor en el departamento de genética molecular y miembro principal del Instituto Canadiense para el Avance de la Investigación.
El nuevo mapa revela cómo el cáñamo y la marihuana, que pertenecen a la misma especie Cannabis sativa , evolucionaron como cepas separadas con distintas propiedades químicas. Las plantas de marihuana son abundantes en tetrahidrocannabinol o THC psicoactivo, mientras que el cáñamo produce cannabidiol, o CBD, popular recientemente por su potencial medicinal. Algunas personas usan CBD para aliviar el dolor, como tratamiento para la epilepsia, la sequizofrenia y el Alzheimer.
Las enzimas que producen THC y CBD están codificadas por los genes THCA y CBDA sintasa, respectivamente. Allí, los genes de la enzima están rodeados por capas de «ADN basura» que provienen de virus que colonizaron el genoma hace millones de años. Este ADN viral, o retroelementos como se le conoce, hizo copias de sí mismo que se diseminó a través del genoma al saltar a otros sitios en el ADN de la célula huésped.
«Los genomas de plantas pueden contener millones de copias de retroelementos», dice van Bakel. “Esto significa que vincular genes en los cromosomas es análogo a armar un gran rompecabezas donde las tres cuartas partes de las piezas son casi del mismo color. La combinación de un mapa genético y la tecnología de secuenciación PacBio nos permitió aumentar el tamaño de las piezas del rompecabezas y encontrar suficientes características distintivas para facilitar el proceso de ensamblaje y determinar los genes de la sintasa «.
Los investigadores creen que la duplicación de genes del gen de la sintasa ancestral y los retroelementos en expansión llevaron al cannabis antiguo a dividirse en tipos químicamente distintos.
Las secuencias de genes para las sintasas THCA y CBDA son casi idénticas, lo que respalda la idea de que provienen del mismo gen que se duplicó hace millones de años. Con el tiempo, una o ambas copias de genes se revuelven al invadir retroelementos y, al evolucionar por separado, finalmente producen dos enzimas diferentes: la CBDA sintasa que se encuentra en el cáñamo (tipo de fibra) y la THCA sintasa en el tipo de medicamento (marihuana).
Debido a que las enzimas son tan similares a nivel de ADN, hasta este estudio ni siquiera estaba claro si estaban codificadas por genes separados o por dos versiones del mismo gen. A la confusión se sumó el hecho de que la mayoría de las cepas producen CBD y THC a pesar de los esfuerzos de los obtentores por cultivar variedades de cáñamo libres del THC.
El mapa de cromosomas ahora muestra claramente que dos genes distintos están en juego, lo que debería permitir separarlos durante la reproducción para cultivar plantas sin THC.
Algunos efectos psicoactivos en las cepas médicas podrían provenir del CBC, un cannabinoide menos conocido que tiene una farmacología inusual que incluye propiedades antiinflamatorias. El descubrimiento del gen responsable de la síntesis de CBC permitirá a los obtentores adaptar su contenido en futuras variedades.
«La ciencia convencional todavía no ha hecho lo suficiente debido a las restricciones de investigación», dice Page. “La legalización y la inminente facilidad de regulación de la investigación realmente brindan oportunidades para que se realice más investigación. Y Canadá está liderando el camino ”.
– Tim Hughes, profesor del Centro Donnelly de Investigación Celular y Biomolecular .
Fuente: Universidad de Toronto.
