De mii de ani omenirea a utilizat tutunul, însă abia la finalul anilor 1820 a fost izolată pentru prima oară nicotina din frunzele sale.
Astăzi, la aproape două secole de la acea descoperire, cercetătorii susțin că au identificat în cele din urmă ruta exactă prin care planta sintetizează moleculele de nicotină.
Această revelație ar putea transforma utilizarea plantelor de tutun în industrie și medicină, în sfera denumită „agricultura moleculară a plantelor”, conform Science Alert.
De-a lungul anilor, oamenii de știință au modificat tutunul pentru a genera substanțe terapeutice și chiar vaccinuri, dar nicotina a rămas o problemă majoră, deoarece induce dependență puternică.
Acum cercetătorii afirmă că, înțelegând cum este produsă nicotina, s-ar putea crea metode de reducere sau eliminare a acestei substanțe din plante.
„Este un punct de cotitură în biologia plantelor și biochimie să avem în sfârșit răspunsul căutăm de peste 200 de ani”, a spus biologul Benjamin Lichman de la Universitatea din York.
El și colaboratorii săi de la Universitatea din Copenhaga au descoperit genele și enzimele implicate în sinteza nicotinei.
„Cu aceste noi informații, putem diminua sau reutiliza nicotina produsă natural de plantă și putem concepe instrumente biotehnologice superioare”, a declarat cercetătorul.
„Există, de asemenea, un potențial interesant de a adapta calea biosintetică a nicotinei în tutun pentru a genera compuși farmaceutici valoroși.”
Pentru a ajunge la această descoperire, echipa a studiat din punct de vedere genetic Nicotiana tabacum și a găsit gene învecinate în ADN, care se exprimă simultan cu genele deja cunoscute ca fiind responsabile de producția nicotinei.
Apoi, cercetătorii au izolat enzimele codificate de aceste gene și au demonstrat, atât în laborator, cât și în plante vii, că ele colaborează pentru a forma nicotina.
Un proces neobișnuit
Cercetătorii susțin că enzimele utilizează un mecanism neconvențional, care explică de ce acest mecanism a rămas ascuns atât de mult timp.
În prima fază, o moleculă de glucoză se atașează la moleculele precursoare ale nicotinei, conferindu-le o stare reactivă esențială pentru sinteză.
După încheierea reacției, molecula de glucoză dispare complet.
Științificii au identificat două enzime cheie, NaGR și NicGS, care facilitează transformarea substanțelor de bază – un aminoacid implicat în sinteza proteinelor și un compus vitaminoid – în nicotină.
„Este fascinant pentru că are aplicații concrete în viața de zi cu zi”, a remarcat Lichman.
„O specie înrudită a tutunului, Nicotiana benthamiana, este deja folosită în „agricultura moleculară” pentru a produce medicamente și vaccinuri salvatoare de vieți.”
„Acest progres deschide noi căi de utilizare a tutunului în scopuri benefice: nu în țigări, ci pentru medicamente și alte produse de valoare.”
Descoperirea este confirmată și de un alt studiu recent, care arată că nicotina se formează cu ajutorul glucozei și al unui lanț de enzime, glucoza dispărând total din proces.
Potrivit cercetătorilor, exact acest „act de dispariție”, alături de utilizarea neobișnuită a glucozei în comparație cu alte căi vegetale, a făcut ca mecanismul producerii nicotinei să rămână un mister timp de aproape două secole.
Deși mai există întrebări fără răspuns privind sinteza nicotinei, oamenii de știință afirmă că etapele principale și ingredientele esențiale au fost acum identificate.
