Colaborarea internațională care ar putea deschide un nou drum către medicamente pornește de la două plante bine cunoscute și în spațiul nostru pentru toxicitatea lor: omagul (cunoscut și ca „monkshood”) și nemțișorii (larkspur sau delphinium). Ambele pot provoca leziuni nervoase și paralizie chiar și în doze extrem de mici, însă un studiu recent arată că substanțele produse de ele ar putea avea aplicații valoroase împotriva durerii, malariei, cancerului și dăunătorilor agricoli. Cercetătorii de la Michigan State University și Academia Cehă de Științe au identificat o modalitate de a reproduce parte din această chimie într-un laborator, publicând rezultatele în revista Molecular Plant.
- Echipa a identificat șase enzime necesare pentru a construi un compus complex numit atisinium.
- Procesul a fost recreat în plante de tutun, folosite ca „fabrici” biologice vii.
- Studiul reunește cercetători de la Michigan State University și Academia Cehă de Științe.
Cele două plante fac parte din familii botanice folosite de mii de ani în diverse forme de medicină tradițională din întreaga lume. „Aceste plante au fost folosite în diferite forme de medicină de-a lungul timpului, peste tot în lume, de mii de ani”, a explicat Garret Miller, coautor principal al lucrării și actualmente profesor asistent de biotehnologie la University of Michigan-Flint. „Știm că interacționează cu corpul nostru în atât de multe feluri, iar înțelegerea modului în care le putem crea poate deschide căi complet noi de testare.”
De ce plantele rămân cei mai buni „chimiști”
În ciuda progreselor științei moderne, plantele rămân neîntrecute în capacitatea lor de a produce substanțe naturale complexe. „Plantele sunt cei mai buni chimiști din jur, îmbunătățindu-și arsenalul de compuși naturali de-a lungul a milioane de ani pentru a supraviețui”, a spus Björn Hamberger, autor al studiului și profesor în cadrul Departamentului de Biochimie și Biologie Moleculară de la MSU.
Multe dintre substanțele familiare din viața de zi cu zi provin din chimia vegetală. „Acestea includ cofeina, capsaicina, mentolul și vanilina, ca să nu mai vorbim de faptul că multe dintre medicamentele pe care le folosim astăzi fie provin direct din plante, fie sunt inspirate de chimia plantelor”, a adăugat Lana Mutabdžija, doctorandă la Academia Cehă de Științe și coautoare principală.
Un puzzle chimic vechi de aproape două secole
Compușii vizați de cercetători, numiți alcaloizi diterpenici, combină trăsături din două dintre cele mai vechi și mai mari grupe de substanțe vegetale. Structurile lor sunt atât de complicate încât oamenii de știință s-au chinuit decenii întregi să înțeleagă exact cum le construiesc plantele. Aconitina, unul dintre cei mai cunoscuți compuși din această familie, a fost izolată acum aproape 200 de ani, dar cercetătorii încă nu au reușit să o sintetizeze într-un laborator.
Proiectul a prins avânt printr-un parteneriat neașteptat, apărut la o conferință științifică la Barcelona, unde Hamberger s-a întâlnit cu cercetători din laboratorul lui Tomáš Pluskal de la Academia Cehă de Științe, care studia aceeași familie dificilă de compuși în cazul omagului.
Cum au transformat tutunul într-o fabrică vie
După ce au unit forțele, echipa internațională a analizat mai multe specii de plante și a urmărit mii de gene, căutându-le pe cele care se „aprindeau” în țesuturile potrivite la momentul potrivit. „Vă puteți imagina o cale biosintetică aproape ca pe o linie de asamblare”, a explicat Miller. „Dacă ai zece pași la rând necesari pentru a construi un produs finit și dintr-odată unul se oprește, pașii următori nu se mai pot întâmpla.”
După identificarea genelor promițătoare, cercetătorii le-au transferat în plante de tutun. Analizele au arătat că plantele modificate au reușit să reconstituie calea căutată: șase enzime distincte au lucrat împreună pentru a produce atisinium. Enzimele au ajutat la formarea structurii finale complicate și au permis adăugarea unei surse esențiale de azot pe care cercetătorii nu o anticipaseră.
Plantele produc, de regulă, acești metaboliți specializați în cantități foarte mici și într-un ritm lent, motiv pentru care descifrarea căilor biochimice este esențială pentru a-i putea produce la scară mai mare.
Odată ce o astfel de cale este descifrată, instrucțiunile genetice pentru construirea unui compus pot fi transferate într-o gazdă modificată, precum drojdia, care devine un sistem biologic de producție. „Într-un scenariu ideal, acest lucru ar putea ajuta în cele din urmă la crearea de noi medicamente inspirate de aceste produse naturale”, a spus Mutabdžija. Prin identificarea primilor pași biochimici necesari pentru a produce atisinium, echipa a obținut un punct de plecare important pentru studierea acestei familii mai largi de compuși.
Credeți că plantele considerate periculoase ar trebui cercetate mai intens pentru potențialul lor medical? Spuneți-ne ce părere aveți despre această abordare.
