La recette secrète des limonoïdes ouvre la porte à une protection des cultures respectueuse des abeilles

L’équipe de recherche, une collaboration entre le John Innes Center et l’Université de Stanford, a utilisé des méthodes révolutionnaires pour révéler la voie de biosynthèse de ces molécules utiles, qui sont fabriquées par certaines familles de plantes, notamment l’acajou et les agrumes.

Dans l’étude parue dans Sciencel’équipe de recherche du John Innes Center a utilisé des outils génomiques pour cartographier le génome de Chinaberry (Melia azedarach), une espèce d’acajou, et l’a combinée à une analyse moléculaire pour révéler les enzymes de la voie de biosynthèse.

“En trouvant les enzymes nécessaires à la fabrication des limonoïdes, nous avons ouvert la porte à une autre source de production de ces précieux produits chimiques”, a expliqué le Dr Hannah Hodgson, co-première auteure de l’article et chercheuse postdoctorale au John Innes Centre.

Jusqu’à présent, les limonoïdes, un type de triterpène, ne pouvaient être produits que par extraction à partir de matériel végétal.

Le Dr Hodgson explique : « Leurs structures sont trop compliquées pour être fabriquées efficacement par synthèse chimique. Grâce à la connaissance de la voie de biosynthèse, il est désormais possible d’utiliser un organisme hôte pour produire ces composés. elle a ajouté.

Armés de la voie biosynthétique complète, les chercheurs peuvent désormais produire les produits chimiques dans des plantes hôtes couramment utilisées telles que Nicotiana benthamiana. Cette méthode peut produire de plus grandes quantités de limonoïdes de manière plus durable.

L’augmentation de l’offre de limonoïdes pourrait permettre une utilisation plus répandue de l’azadirachtine, le limonoïde anti-insectes obtenu à partir du neem et utilisé dans la protection commerciale et traditionnelle des cultures. L’azadirachtine est une option efficace, à dégradation rapide et respectueuse des abeilles pour la protection des cultures, mais elle n’est pas largement utilisée en raison d’un approvisionnement limité.

L’équipe a fabriqué deux limonoïdes relativement simples, l’azadirone de Chinaberry et la kihadalactone A d’agrumes, et pense que les méthodes utilisées ici peuvent maintenant être appliquées comme modèle pour fabriquer des triterpènes plus complexes.

La professeure Anne Osbourn, chef de groupe au John Innes Center et co-auteure correspondante de l’étude, a déclaré : « Les plantes fabriquent une grande variété de métabolites spécialisés qui peuvent être utiles aux humains. Nous commençons tout juste à comprendre comment les plantes fabriquent des produits chimiques complexes comme limonoïdes. Avant ce projet, leur biosynthèse et les enzymes impliquées étaient complètement inconnues, maintenant la porte est ouverte pour que de futures recherches s’appuient sur ces connaissances, ce qui pourrait profiter aux gens de plusieurs façons.

Un autre exemple de limonoïde de grande valeur que l’équipe espère produire est le candidat médicament anticancéreux nimbolide, ce travail pourrait permettre un accès plus facile aux limonoïdes comme le nimbolide pour permettre une étude plus approfondie. En plus de produire des produits connus comme le nimbolide, l’équipe de recherche affirme que la porte pourrait s’ouvrir pour comprendre de nouvelles activités pour les limonoïdes qui n’ont pas encore été étudiées.

L’équipe du John Innes Center a été financée par Syngenta et BBSRC via un prix de partenariat industriel.

Méthode de recherche plus en détail

L’équipe de John Innes a utilisé des outils génomiques pour assembler un génome au niveau chromosomique pour Chinaberry (Melia azedarach), dans lequel ils ont trouvé les gènes codant pour 10 enzymes supplémentaires nécessaires à la production du précurseur de l’azadirachtine, l’azadirone. En parallèle, l’équipe travaillant à Stanford a pu trouver les 12 enzymes supplémentaires nécessaires à la fabrication de la khidalactone A.

L’expression de ces enzymes dans N. benthamiana a permis leur caractérisation, à l’aide à la fois de la chromatographie liquide-spectrométrie de masse (LC-MS) et de la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN), technologies qui permettent l’analyse au niveau moléculaire des échantillons.