Nicotinei, misterul dezvăluit după două secole: O piatră de hotar în lumea științifică!
O echipă internațională de cercetători a descifrat, după aproape 200 de ani, mecanismul prin care planta de tutun produce nicotină. Această descoperire ar putea deschide calea către plante de tutun cu un conținut redus de nicotină și către noi utilizări biotehnologice, inclusiv în producerea de medicamente și vaccinuri.
Oamenii consumă tutun de mii de ani, însă abia la sfârșitul anilor 1820 nicotina a fost extrasă pentru prima dată din plantele de tutun. Acum, la aproape 200 de ani distanță, oamenii de știință au descoperit modul în care planta de tutun produce moleculele de nicotină. Această descoperire ar putea transforma produsele realizate din specii de tutun sau cu ajutorul acestora, într-un domeniu cunoscut sub numele de „agricultură moleculară vegetală” (plant molecular farming).
Cercetătorii modifică genetic plante de tutun pentru a produce compuși terapeutici și vaccinuri, însă nicotina reprezintă o problemă deoarece este o substanță puternic adictivă. Înțelegerea modului în care este produsă nicotina ar putea permite dezvoltarea unor metode prin care formarea acesteia să fie împiedicată în plante.
Biologul Benjamin Lichman, de la Universitatea din York, a declarat: „Este un moment important pentru știința plantelor și biochimie. În sfârșit avem răspunsul pe care îl căutăm de peste 200 de ani.” Lichman și colegii săi de la Universitatea din Copenhaga au identificat în noul studiu genele și enzimele implicate în producerea nicotinei.
„Cu aceste noi cunoștințe putem elimina sau reutiliza nicotina produsă în mod natural de plantă și putem crea instrumente biotehnologice mai performante”, a adăugat Lichman. Această descoperire deschide noi modalități de a folosi plantele de tutun în scopuri benefice, nu pentru țigări, ci pentru medicamente și alte produse valoroase.
Cercetătorii au identificat gene situate una lângă alta în ADN-ul plantei Nicotiana tabacum, care se activează simultan cu gene deja cunoscute ca fiind implicate în producerea nicotinei. Ulterior, ei au izolat enzimele produse de aceste gene. Atât în experimente de laborator, cât și în plante vii, cercetătorii au demonstrat că aceste enzime se combină pentru a forma nicotina. Enzimele funcționează printr-un proces ingenios, care explică parțial de ce au rămas nedescoperite atât de mult timp.
Inițial, o moleculă de glucoză se atașează componentelor de bază ale nicotinei, aducându-le într-o stare reactivă necesară formării moleculei. După finalizarea procesului, aceeași moleculă se desprinde complet. Astfel, zahărul își îndeplinește rolul esențial și apoi dispare fără urmă.
Cercetătorii au identificat și două enzime, NaGR și NicGS, care contribuie la asamblarea moleculei de nicotină din materiile sale prime, un aminoacid implicat în formarea proteinelor și un compus asemănător vitaminelor. Lichman a subliniat că „această descoperire are aplicații practice” și că o rudă apropiată a tutunului, Nicotiana benthamiana, este deja utilizată în agricultura moleculară pentru producerea unor medicamente și vaccinuri care salvează vieți.
Un alt studiu recent susține că nicotina este creată cu ajutorul glucozei și al unui lanț de enzime, iar dispariția totală a glucozei, împreună cu modul neobișnuit în care este utilizată, este motivul pentru care mecanismul producerii nicotinei a rămas greu de descifrat. Deși mai există întrebări fără răspuns privind producția nicotinei în plantele de tutun, oamenii de știință afirmă că au identificat acum etapele principale și ingredientele-cheie ale procesului.
Cercetătorii sugerează că mecanismul ar putea fi modificat pentru a produce alte substanțe chimice sau plante de tutun cu niveluri reduse de nicotină, deși încercările anterioare au afectat dezvoltarea normală a plantelor. În cele din urmă, ei consideră că nu doar au rezolvat un mister vechi de 200 de ani, ci au pus și bazele unor metode mai avansate și mai precise de bioinginerie.
„Plantele de tutun pot fi utilizate în biotehnologie ca platforme pentru producerea de vaccinuri sau alte produse farmaceutice, însă prezența nicotinei reprezintă o problemă, deoarece contaminează produsele și necesită procese suplimentare pentru a fi eliminată,” a concluzionat Lichman.
