Naučnici su razotkrili biokemijski put sinteze nikotina u duvanu — proces za koji su tragali više od 200 godina. Timovi iz Yorka i Kopenhagena identifikovali su ključne gene i enzime, uključujući NaGR i NicGS, i pokazali da se glukoza privremeno veže i potom uklanja tokom sastavljanja molekula. Otkriće otvara mogućnost proizvodnje duvana sa niskim sadržajem nikotina i primene u molekularnom uzgajanju za proizvodnju lekova i vakcina.
Tajna nastanka nikotina razrešena — kako duvan stvara molekul posle 200 godina misterije
(Sutiporn Somnam/Moment/Getty Images)
Ljudi koriste duvan hiljadama godina, ali nikotin je prvi put izolovan tek krajem 1820-ih. Dvesta godina posle te prve izolacije, istraživači su napokon razjasnili biokemijski put kojim biljka duvana stvara molekul nikotina.
Šta su otkrili naučnici?
Tim sa Univerziteta u Yorku i Univerziteta u Kopenhagenu identifikovao je grupu gena i enzima ključnih za sintezu nikotina u biljci Nicotiana tabacum. Među njima su dva važna enzima nazvana NaGR i NicGS, koji učestvuju u konačnoj fazi sklapanja molekula.
The discovery was made by researchers from the UK and Denmark. (University of York)
„Ovo je veliki trenutak u biljnim naukama i biohemiji — konačno imamo odgovor koji smo tražili više od 200 godina,“ kaže biolog Benjamin Lichman (Univerzitet u Yorku).
Kako proces funkcioniše?
Istraživači su otkrili da se u početku molekuli nikotina formiraju tako što se na njihove gradivne blokove privremeno veže molekul glukoze. Ta glukoza aktivira reaktivno stanje neophodno za stvaranje veze, a potom se uklanja — što je neuobičajen i privremen korak zbog kog je ceo mehanizam dugo ostao neprimećen.
U radu su naučnici pokazali funkciju identificiranih enzima u epruvetama i u živim biljkama, što potvrđuje da kombinacija tih enzima doista dovodi do stvaranja nikotina iz gradivnih materijala: jedne aminokiseline povezane sa proteinskim gradivom i jedne vitaminu slične komponente.
Cultivated tobacco products have been used by humans for over 10,000 years. (Ken Hammond/USDA/Public Domain)
Praktične implikacije
Razumevanje ovog puta otvara dve važne mogućnosti: prvo, brisanje ili preusmeravanje biosinteze nikotina u genetski modifikovanom duvanu kako bi se proizveo materijal sa niskim nivoom nikotina; i drugo, prilagođavanje tog biosintetskog sistema za proizvodnju vrednih farmaceutskih jedinjenja. Bliski rod duvana, Nicotiana benthamiana, već se koristi u „molekularnom uzgajanju" za proizvodnju lekova i vakcina.
Ipak, autori upozoravaju da su prethodni pokušaji smanjenja nikotina doveli do usporenog rasta biljaka, pa će dalje prilagođavanje morati da uravnoteži sigurnost i vitalnost biljke.
Subscribe to ScienceAlert's free fact-checked newsletter
Zaključak
Studija, objavljena u Nature Communications, rešava više od dva veka staru zagonetku i postavlja temelje za precizniji bioinženjering duvana kao platforme za proizvodnju lekova i vakcina, bez kontaminacije nikotinom.
Reference: Istraživanje timova sa Univerziteta u Yorku i Univerziteta u Kopenhagenu; publikovano u Nature Communications.
Pomozite nam da budemo bolji.
