„Revelația nicotinei după două secole: o piatră de hotar pentru știință”
O echipă internațională de cercetători a descifrat, după aproape 200 de ani, mecanismul prin care planta de tutun produce nicotina. Descoperirea 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.
Descoperirea ar putea transforma produsele realizate din specii de tutun sau cu ajutorul acestora, într-un domeniu cunoscut sub numele de „agricultură moleculară vegetală”. 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.
„Este un moment important pentru știința plantelor și biochimie. În sfârșit avem răspunsul pe care îl căutăm de peste 200 de ani”, a declarat un biolog de la Universitatea din York. Aceștia 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 biologul.
Cercetătorii au analizat planta de tutun (Nicotiana tabacum) și au identificat gene situate una lângă alta în ADN-ul plantei, care se activează simultan cu genele 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. Procesul este ingenios, explicând parțial de ce a rămas nedescoperit 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, îndeplinindu-și rolul esențial și apoi dispărând 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.
„Este o descoperire entuziasmantă, deoarece are aplicații practice. O rudă apropiată a tutunului, Nicotiana benthamiana, este deja utilizată în agricultura moleculară pentru producerea unor medicamente și vaccinuri care salvează vieți. Această descoperire deschide noi modalități de a folosi plantele de tutun în scopuri benefice, nu pentru țigări, ci pentru medicamente și alte produse valoroase”, a explicat cercetătorul.
Un alt studiu recent susține aceste concluzii: nicotina este creată cu ajutorul glucozei și al unui lanț de enzime, după care molecula de glucoză dispare complet. Această dispariție totală, împreună cu modul neobișnuit în care glucoza este utilizată în comparație cu alte procese biologice ale plantelor, este motivul pentru care mecanismul producerii nicotinei a rămas atât de 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. Ei sugerează că mecanismul ar putea fi modificat pentru a produce alte substanțe chimice sau plante de tutun cu niveluri reduse de nicotină. Totuși, încercările anterioare în această direcție au afectat dezvoltarea normală a plantelor.
În final, cercetătorii 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 echipa de cercetare.
