Pflanzen- und menschliche Immunsysteme sind näher als wir denken, Studie stellt fest

Nur wenige Lebewesen scheinen weniger gemeinsam zu haben als Pflanzen und Tiere, aber diese Annahme wird zunehmend in Frage gestellt. Evolution und die Art und Weise, wie das Königreich der Pflanzen und das Königreich der Tiere, die sie machen, zusammen aufgewachsen sind, lassen ihre Spuren auch nach Hunderten und Hunderten von Millionen von Jahren. Eine Studie letzten Monat veröffentlicht In Nature -Pflanzen beschreibt die gemeinsamen biochemischen Wege, die in den Vitamin -B6 -Spiegeln beteiligt sind, die die menschliche neurologische Gesundheit und die pflanzliche Immunität auf eine Weise verknüpfen, die uns lehrt, wie pflanzliche Immunität funktioniert – und wie man neurologische Erkrankungen wie Epilepsie beim Menschen besser behandelt.

“Wir waren immer fasziniert von Überschneidungen zwischen Pflanzen und Menschen”, sagte der Co -Autor Pradeep Kachroo, ein Professor für Botanik an der Universität von Kentucky, Salon in einem Video -Interview.

Der letzte gemeinsame Vorfahr von Pflanzen und Tieren war ein kleiner einzelliger Organismus, der herumlebte 1,5 Milliarden vor Jahren. Ein Nachkomme unseres letzten gemeinsamen Vorfahrs hat ein photosynthetisches Bakterium verschlungen, das dann die Kraft der Sonne nutzte, um diesen Vorläufer aller Pflanzen zu befeuern. (Der gemeinsame Vorfahren hatte früher ein anderes Bakterium verschlungen, das zum Mitochondrion wurde, eine Organelle, die sowohl Pflanzen- als auch tierische Zellen treibt). Ein anderer Nachkomme dieses gemeinsamen Vorfahren führte zu allen Tieren und Pilzen. Es ist wie ein Märchen: Ein Bruder geht auf das Königreich der Pflanzen, und der andere schlägt seinen eigenen mutigen Weg, um das erste Mitglied des Königreichs der Tiere und der Pilze zu werden.

Heute sind die Nachkommen dieser evolutionären Royals alter in der Tat sehr unterschiedlich. In der Regel bleiben die Pflanzen im Allgemeinen verwurzelt, die Sonnenenergie einnehmen und in chemische Energie umwandeln. Die Tiere sind inzwischen von unseren evolutionären Geschwistern angewiesen: Wir essen entweder Vegetation oder etwas anderes, das tut, und erzeugen somit unsere eigene Energie, indem wir ihre verbrauchen. Abgesehen von der Abhängigkeit, die dazu führt, dass das andere das andere isst, scheinen wir im Grunde nichts gemeinsam zu haben.

Pflanzen verwenden eine Aminosäure namens Lysin für viele Dinge. einschließlich als Teil ihrer Erkennung und Reaktion auf Schädlinge. Kachroos Labor versuchte zu verstehen, was Pipecololsäure tut und wie sie funktioniert und welche Rolle N-Hydroxypipecololsäure in der Immunität spielt. Im Rahmen dieser Arbeit versuchte Huazhan Liu, Kachroos Postdoktorand und der Hauptforscher dieser Studie, zu klären, wie der Aminosäure -Lysin in Pflanzen zerbrochen und verwendet wird. Ihr Thema war Arabidopsis thalianaein Senf, der auch als Maus-Ear-Cress bekannt ist, der als a beschrieben wurde Modellanlage Für die Genom -Gnalyse.

Ein Metabolit oder ein Produkt von Lysin, das während dieses Prozesses erzeugt wird, wird als Pipecololsäure bezeichnet und ein anderes, der in einem späteren Schritt hergestellt wird, wird als n-hydroxypipechololsäure bezeichnet. Liu beobachtete, dass diese beiden Aminosäuren in unterschiedlichen Konzentrationen auftraten.

Kachroo, der aus Kentucky sprach, erzählte Salon in einem Video -Interview mit der Geschichte, während Liu dem Anruf aus China beigetreten war.

“Pipecolsäure war viel häufiger als Hydroxycholsäure”, erklärte Kachroo. Wenn eine Sache (das Substrat in der Sprache chemischer Reaktionen) in eine andere Sache umgewandelt wird – das Produkt sollte dem Produkt fast gleich dem Produkt entsprechen. Etwas könnte nicht richtig sein.

„Ich habe so viel hier. Ich habe hier sehr wenig. “ Liu begann sich zu fragen, ob vielleicht etwas anderes Pipecolsäure als Substrat benutzte und es aufgab, so dass für die erwartete Produktion von n-hydroxypipecololsäure weniger übrig blieb.

Jetzt ist Lysin in allen möglichen Organismen zu finden, und die Art und Weise, wie es katabolisiert wird, ist bei Tieren ziemlich verstanden. In Pflanzen sind einige der Schritte weniger gut verstanden.

In einem auffälligen Akt der wissenschaftlichen Kreativität wandte sich Liu dem Tierreich und der menschlichen medizinischen Wissenschaft zu, um herauszufinden, was los war.

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Sie erkannte, dass es für uns keine wesentliche Aminosäure ist, aber auch beim Menschen vorhanden ist.

Wie Liu erfuhr, können Sie, wenn Sie, ein Mensch, Ihre entfernten pflanzlichen Brüder essen, viel Pipecolsäure in Ihrer Ernährung: Gurken sind zum Beispiel zu hoch drin. Sie können auch Lysin selbst konsumieren, wie es auch in Pflanzen vorkommt oder als Nahrungsergänzungsmittel verkauft wird. Unsere Darmbakterien bricht diesen Lysin mit Nahrung in Pipecolsäure zusammen, und Lysin kann auch durch ein im menschlicher Körper vorhandenes Enzym in Pipecolsäure umgewandelt werden.

Liu fragte sich dann, ob vielleicht ein ähnliches Enzym in Pflanzen existiert. Sie fand es, charakterisierte es biochemisch, genetisch und enzymatisch, schuf Pflanzen, die zu viel davon machten… und dann erkannte, dass dieses Enzym der Wissenschaft nicht unbekannt war. Aber in Pflanzen wurde es Sarkosinoxidase genannt, weil es (fälschlicherweise, wie wir jetzt wissen), eine andere chemische Sarkosin abschließt.

“Wir haben festgestellt, dass es nichts mit Sarkosin zu tun hat, aber es hat alles mit Pipecolsäure zu tun”, sagte Kachroo gegenüber Salon. Dies hat die fehlende Pipecolsäure verwendet, was zu weniger N-Hydroxypipecololsäure führte, wo mehr erwartet wurde.

In der Pflanze wird Lysin dann in Pipecolsäure umgewandelt, und dann wandelt dieses Enzym in p6c oder Δ1-piperidein-6-carboxylsäure um, ein weiterer Schritt im Lysinkatabolismus-Weg. P6C ist jedoch Ärzten bekannt, die mit Menschen arbeiten, nicht mit Pflanzen. Das liegt daran, dass es eine Art Epilepsie gibt, die sich ergibt, wenn eine Mutation dazu führt, dass der Körper die P6C ​​-Produktion erhöht, bis er sich im Körper ansammelt. Die übermäßig hohe Neurotransmission, die die Ergebnisse erzielen, erzeugt die Symptome, die wir als Epilepsie kennen.

Diese Art von Epilepsie wird als Pyridoxin-abhängige Epilepsie bezeichnet, da sie behandelt wird, indem der Patienten starke Mengen an Vitamin B6 oder Pyridoxin verleiht. Die Ärzte verwenden eine Form von B6, da sie chemisch mit P6C reagiert und den überschüssigen P6C aufnimmt. In Pflanzen verwechseln übermäßig hohe P6C ​​-Spiegel ebenfalls mit den Vitamin -B6 -Spiegeln, was das empfindliche Gleichgewicht verschiedener Arten von B6 stört und die Neuropathologie in den Pflanzen verursacht, genau wie beim Menschen.

Diese Studie beleuchtet die Evolution auf zwei Arten: Wir können sehen, wie biochemische Wege, die zwei völlig getrennten Königreichen des Lebens, Pflanzen und Tieren gemeinsam sind, durch unsere lange Geschichte weitgehend erhalten wurden. Und wir können sehen, wie wir uns im Tandem entwickelt haben. Enzyme, die in Pflanzen gefunden wurden (und wahrscheinlich ursprünglich von ihnen durch horizontale Übertragung von Genen aus Bakterien erworben: Evolution ist super chaotisch) und Tiere wurden umgesetzt, um die Spiegel von Vitamin B6 zu regulieren – was wir Menschen nicht selbst machen können, aber abgesehen von Nahrungsergänzungsmitteln, nur von Pflanzen – auf sehr ähnliche Weise.

„Warum entschied es sich, dass Menschen im Verlauf der Evolution einen Weg bauen, der auf einer Pflanzendiät basiert, um ihre Vitamine zu regulieren, die sie wiederum von einer Pflanzendiät erhalten? Menschen machen keine Vitamine; Vitamin B6 Wir stammen aus einer pflanzlichen Diät. Sie regulieren also zwei Komponenten, die sich gegenseitig regulieren. Warum? Es ist, weil Sie ein Gleichgewicht brauchen. Denn wenn Sie zu (wenig) Vitamin B6 haben, verursachen Sie Probleme. Wenn Sie zu viel Vitamin B6 haben, verursachen Sie Probleme “, sagte Kachroo gegenüber Salon.

Und doch werden Vitamin B6 -Nahrungsergänzungsmittel verkauft ohne Rezept und ohne Vorwarnung In jeder Apotheke oder im Gesundheitswesen oder im Lebensmittelgeschäft oder im Lebensmittelgeschäft, ohne Rücksicht auf das empfindliche Gleichgewicht, durch das wir die Mengen dieses Vitamins, das wir aus unserer Ernährung erhalten, auf natürliche Weise regulieren.

“Wenn wir diese Medikamente einnehmen, werden wir nicht erkennen, wie viel wir konsumieren”, sagte Kachroo und erwähnte eine Frau in der Behandlung von Epilepsie, die sich ihm in Mexiko näherte, nachdem er dort auf einer Konferenz gesprochen hatte. Sie erzählte ihm, dass sie B -Vitamine nimmt. In der Tat hat der Betrag, den sie nahm, die täglichen Anforderungen weit übertroffen – und die mexikanische Ernährung enthält bereits reichlich B6: Avocado ist eine der reichsten Quellen davon.

Wie Pflanzen, die neuropathologische Probleme entwickeln können, die durch Krankheitserreger anfällig für Invasionen werden, kann ein Patient wie der, mit dem Kachroo sprach, zu hoch oder zu niedrig oder zu niedrig ist, könnte das Risiko von epileptischen Symptomen ausgesetzt sein, nur weil sie eine natürliche Ernährung mit zusätzlichem B6 ergänzt. Es kann riskant sein, mit der Natur zu spielen.

“Wir werden”, sagte Kachroo gegenüber Salon, “wer wir auf der Ernährung basieren, die wir konsumieren.”