Cercetătorii au descoperit mecanismul exact prin care planta de tutun produce nicotină, după 200 de ani de mister

Oamenii consumă tutun de mii de ani, dar abia la sfârșitul anilor 1820 nicotina a fost extrasă pentru prima dată. Acum, la aproape 200 de ani distanță, cercetătorii au descoperit modul exact în care planta produce moleculele de nicotină, potrivit unui studiu publicat în Science Alert.

Mecanismul de sinteză a nicotinei, descifrat după două secole

Cercetătorii de la Universitatea din York și Universitatea din Copenhaga au identificat genele și enzimele care participă la formarea nicotinei. Biologul Benjamin Lichman, de la Universitatea din York, a declarat: „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”.

Pentru a ajunge la această concluzie, echipa a analizat genetic planta de tutun Nicotiana tabacum și a identificat gene situate aproape una de alta în ADN, care se activează simultan cu gene deja cunoscute ca fiind implicate în producerea nicotinei. Ulterior, au izolat enzimele produse de aceste gene și au demonstrat, atât în eprubete, cât și în plante vii, că ele lucrează împreună pentru a forma nicotina.

Rolul glucozei în producerea nicotinei

Cercetătorii spun că enzimele folosesc un proces neobișnuit, care explică de ce mecanismul a rămas ascuns atât de mult timp. În prima etapă, o moleculă de glucoză este atașată elementelor care formează nicotina, aducându-le într-o stare reactivă necesară pentru producerea substanței. După ce procesul se încheie, molecula de glucoză dispare complet.

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.

Implicații pentru medicină și biotehnologie

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”. De-a lungul timpului, oamenii de știință au modificat plantele de tutun pentru a produce compuși terapeutici și chiar vaccinuri, dar nicotina a rămas o problemă majoră din cauza dependenței puternice pe care o provoacă.

„Cu aceste noi cunoștințe, putem elimina sau reutiliza nicotina produsă în mod natural de plantă și putem crea instrumente biotehnologice mai bune”, a spus Lichman. „Există, de asemenea, un potențial interesant pentru viitor de a adapta sistemul de formare a nicotinei din tutun pentru a produce compuși farmaceutici utili.”

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”, a adăugat cercetătorul.

Misterul dezvăluit de un „act de dispariție”

Descoperirea este susținută și de un alt studiu 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.