タイムとオレガノは腫瘍の発生を抑制する抗がん化合物を含むが、トマトソースにさらに加えるだけでは大きな利益を得るのに十分ではなく、これらの植物の力を解き放つ鍵は、生成される化合物の量を増幅するか、医薬品開発のために化合物を合成することであるという。米国パデュー大学の研究チームは、タイムとオレガノなどシソ科におけるチモール、カルバクロールおよびチモヒドロキノンの生合成は、チトクロームP450および短鎖デヒドロゲナーゼを介することを明らかにした。

研究者らは、必要な成分を作り出す生合成経路をマッピングすることにより、医薬品として化合物を使用するための最初のステップを達成したという。

「これらの植物は重要な化合物を含むが、量は非常に低く、抽出では十分ではないでしょう」とプロジェクトを共同で主導しているナタリア・ドゥダレバ名誉教授は述べている。「これらの化合物がどのように形成されるかを理解することにより、私たちはそれらの含有量が高い植物を設計すること、または医療用の微生物で化合物を合成することへの道が開かれます。」

「今は植物科学にとって素晴らしい時期です。より速く、より安く、より多くの洞察を提供するツールがあります。細胞の中を見るようなものです。それはほとんど信じられないほどです。」

チモール、カルバクロール、およびチモヒドロキノンは、タイム、オレガノ、およびシソ科の他の植物のフレーバー化合物である。それらはまた、抗菌性、抗炎症性、抗酸化性、および人間の健康に有益な他の特性を持っている。チモヒドロキノンは抗がん特性を持っていることが示されており、特に興味深いと、パデュー大学植物生物学センターの所長でもあるドゥダレバ教授は述べている。

研究チームは、ドイツのマーティンルーサー大学ハレ-ヴィッテンベルクとミシガン州立大学の科学者と協力して、チモールヒドロキノンへの生合成経路全体を明らかにした。これには、その前駆体であるチモールとカルバクロール、およびその過程での短命の中間化合物の形成が含まれる。

この研究結果は、フェノールまたは芳香族モノテルペンと呼ばれるこのクラスの化合物の形成に関する以前の見解を変えるもので、他の植物ではわずかな生合成経路しか発見されていないと彼女は述べている。

「これらの発見は、植物や他の生物の有用化合物を操作するための新しい標的を提供します」と論文の共筆頭著者であり、ドゥダレバ教授の研究室のポスドク研究者であるパン・リャオ博士は述べている。「多くの植物は薬効があるだけでなく、食品添加物や香水、化粧品、その他の製品に使用される成分を含んでいます。」

この経路が明らかになったことにより、植物科学者は、はるかに多くの有益な化合物を生産する栽培品種を開発したり、酵母などの微生物に組み込んで生産することができる。

研究チームは、RNAシーケンスと相関分析を使用して、植物組織サンプルから80,000を超える遺伝子をスクリーニングし、チモヒドロキノンの生成に必要な遺伝子を同定した。さらに化合物の構造についての知見と、代謝物のプロファイリングおよび生化学的試験を通じて生合成経路を同定したという。

この研究の結果は、他の種の植物の生化学や植物科学の研究にも役立つだろうとドゥダレバ教授は述べている。