Люди употребляют табак на протяжении тысячелетий, хотя никотин впервые был извлечен из табачных растений лишь в конце 1820-х годов.
Теперь, спустя 200 лет, ученые наконец-то выяснили, как табачное растение производит молекулы никотина.
Это открытие потенциально может изменить производство продукции из табака или с использованием табачных сортов, практика, известная как «молекулярное земледелие растений».
Ученые занимаются генной инженерией табачных растений для получения терапевтических соединений и даже вакцин, но никотин представляет собой проблему: он вызывает сильную зависимость.
Понимание процесса образования никотина может позволить исследователям разработать способы предотвращения его производства в растениях.
«Это важный момент в науке о растениях и биохимии, поскольку мы наконец-то получили ответ, который искали более 200 лет», — говорит биолог Бенджамин Лихман из Йоркского университета.
В своем новом исследовании Лихман и его коллеги из Копенгагенского университета в Дании выявили гены и ферменты, которые способствуют выработке никотина.
«Благодаря этим новым знаниям мы можем удалить или перепрофилировать никотин, который естественным образом вырабатывается растением, и создать более совершенные биотехнологические инструменты», — говорит Лихман.
«В будущем также открываются захватывающие перспективы для адаптации никотиновой системы табака с целью создания полезных фармацевтических соединений».
В ходе генетического анализа табака ( Nicotiana tabacum ) исследователи выявили гены, расположенные близко друг к другу в ДНК табака и активирующиеся одновременно с генами, уже известными своей ролью в производстве никотина.
Затем они выделили ферменты, вырабатываемые этими генами.
Как в пробирках, так и в живых растениях исследователи продемонстрировали, что эти ферменты объединяются, образуя никотин.
Оказывается, эти ферменты работают посредством хитроумного процесса, который отчасти объясняет, почему они так долго оставались скрытыми.
Первоначально молекула глюкозы присоединяется к строительным блокам никотина, переводя их в реакционноспособное состояние, необходимое для синтеза никотина. Затем эта же молекула отщепляется после завершения процесса – таким образом, сахар выполняет свою важную функцию, а затем исчезает.