Descoperirea mecanismului de producere a nicotinei de către planta de tutun
O echipă internațională de cercetători a reușit să descifreze, după aproape 200 de ani, mecanismul prin care planta de tutun produce nicotină. Această descoperire ar putea deschide calea pentru dezvoltarea unor plante de tutun cu un conținut redus de nicotină și pentru noi utilizări biotehnologice, inclusiv în producerea de medicamente și vaccinuri.
Oamenii consumă tutun de mii de ani, dar nicotina a fost extrasă pentru prima dată din plantele de tutun abia la sfârșitul anilor 1820. Acum, la aproape două secole distanță, cercetătorii au aflat cum produce planta de tutun moleculele de nicotină, un pas crucial pentru domeniul „agriculturii moleculare vegetale”. Această ramură a științei se ocupă cu modificarea genetică a plantelor pentru a produce compuși terapeutici și vaccinuri.
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 genele și enzimele implicate în producerea nicotinei. Cu aceste noi cunoștințe, cercetătorii pot elimina sau reutiliza nicotina produsă natural de plantă și pot crea instrumente biotehnologice mai performante.
Prin analiza genetică a plantei de tutun (Nicotiana tabacum), cercetătorii au identificat gene situate una lângă alta în ADN-ul plantei, care se activează simultan cu gene deja cunoscute ca fiind implicate în producerea nicotinei. Ulterior, au izolat enzimele produse de aceste gene. Atât în experimente de laborator, cât și în plante vii, au demonstrat că aceste enzime se combină pentru a forma nicotina.
Enzimele identificate, NaGR și NicGS, contribuie la asamblarea moleculei de nicotină din materiile sale prime, un aminoacid implicat în formarea proteinelor și un compus asemănător vitaminelor. Se pare că o moleculă de glucoză se atașează componentelor de bază ale nicotinei, aducându-le într-o stare reactivă necesară formării moleculei, iar apoi dispare complet.
Lichman a subliniat: „Această descoperire deschide noi modalități de a folosi plantele de tutun în scopuri benefice, nu pentru țigări, ci pentru medicamente și alte produse valoroase.” Un alt studiu recent susține concluziile anterioare, indicând că nicotina este creată cu ajutorul glucozei și al unui lanț de enzime, iar dispariția totală a glucozei este motivul pentru care mecanismul producerii nicotinei a fost atât de greu de descifrat.
Deși există întrebări fără răspuns privind producția nicotinei în plantele de tutun, cercetătorii afirmă că au identificat acum etapele principale și ingredientele-cheie ale procesului. Ei 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.
Cercetătorii consideră că nu doar au rezolvat un mister vechi de 200 de ani, ci au pus și bazele unor metode mai avansate și 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.
