Digitalis lanata, odlas i ett växthus. Denna art av rävhandske växt gör digoxin, en kemikalie som används sparsamt för att behandla hjärtsvikt. Upphovsman:Zhen Wang
Foxglove växter, finns i många trädgårdar, är kända för duschar av klockformade blommor de producerar.
Men växter som tillhör detta släkt, Digitalis, har också en mindre synlig tillgång:kemikalier som kallas hjärtglykosider, som har registrerats för att behandla hjärtsvikt sedan 1780 -talet, säger universitetet vid buffelbiologen Zhen Wang.
Wangs forskning undersöker hur rävhandskar skapar dessa medicinska föreningar, med sikte på att förbättra processen. Att odla rävhandskar är tidskrävande och arbetskrävande, och Wang hoppas kunna ändra på det.
Specifikt, hennes labb undersöker de kemiska processer som växterna använder för att skapa hjärtglykosider:vilka steg tas, vilka gener är påslagna, och vilka enzymer som används.
"Anledningen till att växter tillverkar så många naturprodukter med medicinska egenskaper är att de också bekämpar sjukdomar, säger Wang, Ph.D., biträdande professor i biologiska vetenskaper vid UB College of Arts and Sciences. "Växter är inte som djur. De kan inte springa iväg när påfrestningar kommer, så de klarar detta genom att bli de mest extraordinära kemisterna på planeten. "
Och ändå, "Hur växter syntetiserar många naturprodukter är i stort sett okänt, "Wang säger." Jag vill förstå hur vi kan utnyttja naturens kraft för att göra processen att producera medicinska föreningar mer effektiv och hållbar. Foxgloves gör dessa kraftfulla föreningar, men det tar två år att göra det, och de gör dem inte i en mycket stor mängd. Hur kan vi förbättra denna process? "
Digitalis purpurea, odlas av UB biologiska vetenskapsforskare Zhen Wang. Denna rävhandske växer ofta som en prydnadsväxt i trädgårdar, medan dess släkting, Digitalis lanata, odlas ofta för medicinproduktion. Upphovsman:Zhen Wang
Två nya studier belyser kemiska föreningar i rävhandskar
Wangs team publicerade nyligen ett par papper som beskriver egenskaperna hos hjärtglykosider i två rävhandske -arter:Digitalis purpurea, en prålig lila blomma som finns i många trädgårdar; och Digitalis lanata, som odlas för medicinska ändamål.
"Den här typen av studier är viktiga eftersom vi först måste känna till de naturliga föreningarnas exakta struktur innan vi kan utforska deras medicinska effekter, "Säger Wang.
Det första papperet, publicerad online i januari i Journal of Chromatography A, beskriver metoder för att bedöma den exakta massan och strukturen för hjärtglykosider, och jämför föreningar som finns i Digitalis purpurea och Digitalis lanata. Den andra studien, publicerad online i mars i tidskriften Data in Brief, expanderar på det första, tillhandahålla ytterligare data om egenskaper hos hjärtglykosider i båda arterna.
"När vi tittade på hjärtglykosiderna i var och en av dem, vi fann drastiska skillnader, "Säger Wang." I den industriella stammen som odlas för medicin, du ser mycket högre mängder hjärtglykosider, med mycket mer mångfald. Jag tror att detta bara belyser anpassningen av växter och hur mångsidiga de är som kemister. "
Båda studierna inkluderade bidrag från forskare vid UB Department of Chemistry.
Digitalis lanata plantor, odlas i ett växthus. Denna art av rävhandske växt gör digoxin, en kemikalie som används sparsamt för att behandla hjärtsvikt. Upphovsman:Zhen Wang
Förbättra på rävhandskens naturliga färdigheter
Digitalis lanata odlas för medicin eftersom det gör en hjärtglykosid som kallas digoxin. Denna förening är giftig i stora mängder, men det är sparsamt föreskrivet, i små doser, för att behandla hjärtsvikt och vissa hjärtrytmavvikelser.
Nuvarande metoder för att producera digoxin är besvärliga:Eftersom varje rävhandskeväxt bara tillverkar lite av kemikalien, bönder måste odla grödan i stora mängder, Säger Wang. Det förbrukar mycket jordbruksmark. Väntetiden är också lång.
"Det tar två år, från det att du planterar fröet till det att bladen är redo att skörda, och sedan måste du torka den i silon, "Säger Wang." Sedan, växten krossas till pulver, och föreningen extraheras och renas med kemiska processer. "
Om Wangs team kan lista ut, steg för steg, hur rävhandskar gör hjärtglykosider, forskare kan utnyttja denna information för att utforska en mängd förbättringar.
Biologer kan konstruera snabbt växande mikrober, såsom jäst eller ofarliga bakteriestammar, att producera hjärtglykosider snabbare. Växtforskare kan genetiskt konstruera rävhandskar för att göra större mängder digoxin, vilket skulle öka gårdarnas effektivitet och frigöra mark för andra användbara grödor.
Medicinska kemister kan också arbeta med att utveckla nya läkemedel som liknar digoxin men säkrare.
"Vi kan lära av naturen, "Wang säger." Vi kan studera alla tillgängliga föreningar som finns i växterna och sedan komma med vår egen design av föreningar som är säkrare och effektivare. Det är därför jag tycker att det är viktigt att inte bara fokusera på det nuvarande läkemedlet digoxin, men för att utöka vårt fokus till alla föreningar i samma klass, hjärtglykosiderna. "
