Due piante che possono causare danni ai nervi e paralisi in dosi minime potrebbero in realtà nascondere un tesoro di composti utili - per il dolore, la malaria, il cancro e persino il controllo dei parassiti. I ricercatori hanno finalmente capito come ricreare una parte della loro potente chimica in laboratorio, il che potrebbe portare a trattamenti più sostenibili basati su prodotti naturali.

Lo studio, pubblicato sulla rivista Molecular Plant, si è concentrato sull'aconito e sulla speronella, con scienziati della Michigan State University e dell'Accademia delle Scienze ceca che hanno unito le forze. Queste piante sono state usate in medicina per migliaia di anni, secondo Garret Miller, co-primo autore e ora professore assistente all'Università del Michigan-Flint. "Sappiamo che interagiscono con i nostri corpi in molti modi, e capire come crearle può aiutare a fornire percorsi completamente nuovi di test", ha detto.

Le piante sono i chimici per eccellenza, dice Björn Hamberger, professore dotato di cattedra James K. Billman alla MSU. "Le piante sono i migliori chimici in circolazione, che aggiornano il loro arsenale di composti naturali nel corso di milioni di anni per aiutarle a sopravvivere." La loro abilità include caffeina, capsaicina, mentolo e vanillina - per non parlare di molti medicinali moderni che derivano direttamente dalle piante o sono ispirati da esse.

Il Laboratorio Hamberger si concentra su questi metaboliti specializzati e di recente ha rivolto la sua attenzione alla speronella (chiamata anche delphinium per i suoi fiori a forma di delfino). L'obiettivo era capire come la pianta produce alcaloidi diterpenoidi - un gruppo di sostanze chimiche altamente tossiche ma che potrebbero avere benefici medicinali. Questo è stato un mal di testa per gli scienziati per decenni perché questi composti sono incredibilmente complessi, combinando caratteristiche di due dei gruppi più antichi e grandi di sostanze chimiche vegetali. L'aconitina, un noto membro di questa famiglia, è stata isolata quasi 200 anni fa, ma nessuno è riuscito a sintetizzarla in laboratorio.

Il progresso è arrivato grazie a un incontro inaspettato a una conferenza a Barcellona, dove Hamberger ha incontrato ricercatori del laboratorio di Tomáš Pluskal all'Accademia delle Scienze ceca, che studiavano gli stessi alcaloidi nell'aconito (noto anche come monkshood). Come ha detto Hamberger: "Quando succede questo, possiamo andare per la nostra strada o unirci, ed è unirsi che porta sempre alla migliore scienza."

Il team ha poi intrapreso una caccia al tesoro molecolare, esaminando diverse specie di entrambe le piante e monitorando migliaia di geni per trovare quelli attivati nei tessuti giusti al momento giusto. È come una catena di montaggio, ha spiegato Miller: "Se hai dieci passaggi in fila necessari per costruire un prodotto finito, e improvvisamente uno si ferma, i passaggi successivi non possono avvenire." Una volta risolto il percorso, possono trasferire le istruzioni genetiche in un ospite come il lievito, trasformandolo in un sistema di produzione biologica.

Dopo aver identificato geni promettenti, i ricercatori li hanno trasferiti in piante di tabacco, che hanno funzionato come biofabbriche viventi. Il tabacco modificato ha assemblato con successo il percorso: sei enzimi hanno lavorato insieme per produrre atisinio, un alcaloide diterpenoide, con un'aggiunta inaspettata di azoto. Questo dà al team un punto di partenza per studiare la più ampia famiglia di alcaloidi e il loro potenziale medicinale.

"La nostra visione è fornire strumenti verdi e sostenibili che ci permettano di sfruttare il potere naturale di queste piante", ha detto Hamberger.

Materiali forniti dalla Michigan State University. Nota: Il contenuto può essere modificato per stile e lunghezza.