Cum este produsă nicotina de către planta de tutun?

Acum, la aproape 200 de ani distanță, cercetătorii spun că au descoperit în sfârșit modul exact în care planta produce moleculele de nicotină.

Descoperirea ar putea schimba modul în care sunt folosite plantele de tutun în industrie și medicină, într-un domeniu cunoscut sub numele de „agricultura moleculară a plantelor”, potrivit Science Alert.

De-a lungul timpului, oamenii de știință au modificat plantele de tutun pentru a produce compuși terapeutici și chiar vaccinuri. Totuși, nicotina a rămas o problemă majoră, fiindcă provoacă dependență puternică.

Cercetătorii spun acum că înțelegerea modului în care este produsă nicotina ar putea ajuta la dezvoltarea unor metode prin care această substanță să fie redusă sau eliminată din plante.

„Este un moment important în știința plantelor și biochimie faptul că avem acum răspunsul pe care îl căutăm de mai bine de 200 de ani”, a declarat biologul Benjamin Lichman, de la Universitatea din York.

Acesta și colegii săi de la Universitatea din Copenhaga au identificat genele și enzimele care participă la formarea nicotinei.

„Cu aceste noi cunoștințe, putem elimina sau reutiliza nicotina produsă în mod natural de plantă și putem crea instrumente biotehnologice mai bune”, a spus cercetătorul.

„Există, de asemenea, un potențial interesant pentru viitor de a adapta sistemul de formare a nicotinei din tutun pentru a produce compuși farmaceutici utili.”

Pentru a ajunge la această concluzie, cercetătorii au analizat genetic planta de tutun Nicotiana tabacum și au identificat gene aflate aproape una de alta în ADN, care se activează simultan cu gene deja cunoscute ca fiind implicate în producerea nicotinei.

Ulterior, echipa a izolat enzimele produse de aceste gene și a demonstrat, atât în eprubete, cât și în plante vii, că ele lucrează împreună pentru a forma nicotina.

Cercetătorii spun că enzimele folosesc un proces neobișnuit, care explică și de ce mecanismul a rămas ascuns atât de mult timp.

În prima etapă, o moleculă de glucoză este atașată elementelor care formează nicotina și le aduce într-o stare reactivă necesară pentru producerea substanței.

După ce procesul se încheie, molecula de glucoză dispare complet.

Enzimele care ajută la formarea nicotinei

Oamenii de știință au identificat și două enzime importante, NaGR și NicGS, care ajută la formarea moleculei de nicotină din materiile sale prime: un aminoacid implicat în producerea proteinelor și un compus asemănător vitaminelor.

„Este interesant pentru că are aplicații în lumea reală”, a spus Lichman.

„O rudă apropiată a tutunului, Nicotiana benthamiana, este deja utilizată în «agricultura moleculară» pentru a produce medicamente și vaccinuri care salvează vieți.”

„Acest lucru deschide noi modalități de a utiliza plantele de tutun în scopuri benefice: nu în țigări, ci pentru medicamente și alte produse valoroase.”

Descoperirea este susținută și de un alt studiu publicat recent, care arată că nicotina este creată cu ajutorul glucozei și al unui lanț de enzime, după care glucoza dispare complet din proces.

Potrivit cercetătorilor, tocmai acest „act de dispariție”, împreună cu modul neobișnuit în care glucoza este folosită comparativ cu alte procese vegetale, a făcut ca mecanismul producerii nicotinei să rămână un mister timp de aproape două secole.

Deși mai există întrebări fără răspuns legate de producția nicotinei, cercetătorii spun că principalele etape și ingredientele-cheie au fost acum găsite.