Două plante care pot provoca leziuni nervoase și paralizie în doze mici ar putea ascunde, de fapt, un tezaur de compuși utili - pentru durere, malarie, cancer și chiar combaterea dăunătorilor. Cercetătorii au reușit în sfârșit să recreeze o parte din chimia lor puternică în laborator, ceea ce ar putea duce la tratamente mai sustenabile bazate pe produse naturale.

Studiul, publicat în jurnalul Molecular Plant, s-a concentrat pe omag și nemțișor, cu oameni de știință de la Universitatea de Stat din Michigan și Academia Cehă de Științe unindu-și forțele. Aceste plante au fost folosite în medicină de mii de ani, potrivit lui Garret Miller, co-primul autor și acum profesor asistent la Universitatea din Michigan-Flint. "Știm că interacționează cu corpul nostru în multe feluri, iar înțelegerea modului de a le crea poate ajuta la furnizarea unor căi complet noi de testare", a spus el.

Plantele sunt chimiștii supremi, spune Björn Hamberger, profesor titular James K. Billman la MSU. "Plantele sunt cei mai buni chimiști, perfecționându-și arsenalul de compuși naturali de milioane de ani pentru a supraviețui." Printre realizările lor se numără cofeina, capsaicina, mentolul și vanilina - ca să nu mai vorbim de multe medicamente moderne care fie provin direct din plante, fie sunt inspirate de ele.

Laboratorul Hamberger se concentrează pe acești metaboliți specializați și și-a îndreptat recent atenția către nemțișor (numit și delphinium datorită florilor în formă de delfin). Scopul a fost să înțeleagă cum produce planta alcaloizi diterpenoizi - un grup de substanțe chimice extrem de toxice, dar care ar putea avea beneficii medicinale. Acest lucru a fost un coșmar pentru oamenii de știință timp de decenii, deoarece acești compuși sunt incredibil de complecși, combinând caracteristici din două dintre cele mai vechi și mai mari grupuri de substanțe chimice vegetale. Aconitina, un membru binecunoscut al acestei familii, a fost izolată acum aproape 200 de ani, dar nimeni nu a sintetizat-o cu succes în laborator.

Progresul a venit printr-o întâlnire neașteptată la o conferință din Barcelona, unde Hamberger a întâlnit cercetători din laboratorul lui Tomáš Pluskal de la Academia Cehă de Științe, care studiau aceiași alcaloizi în omag (cunoscut și ca mănușa popii). După cum a spus Hamberger, "Când se întâmplă asta, putem fie să mergem pe drumuri separate, fie să ne unim, și doar unirea duce întotdeauna la cea mai bună știință."

Echipa a pornit apoi într-o vânătoare moleculară de comori, examinând mai multe specii ale ambelor plante și urmărind mii de gene pentru a le găsi pe cele activate în țesuturile potrivite la momentul potrivit. Este ca o linie de asamblare, a explicat Miller: "Dacă ai zece pași consecutivi necesari pentru a construi un produs finit și dintr-o dată unul renunță, următorii pași nu pot avea loc." Odată ce calea este rezolvată, pot transfera instrucțiunile genetice într-o gazdă precum drojdia, transformând-o într-un sistem biologic de producție.

După identificarea genelor promițătoare, cercetătorii le-au transferat în plante de tutun, care au servit drept biofabrici vii. Tutunul modificat a asamblat cu succes calea: șase enzime au lucrat împreună pentru a produce atisinium, un alcaloid diterpenoid, cu o adăugare neașteptată de azot. Acest lucru oferă echipei un punct de plecare pentru studierea familiei mai largi de alcaloizi și a potențialului lor medicinal.

"Viziunea noastră este să oferim instrumente verzi, sustenabile, care să ne permită să valorificăm puterea naturală a acestor plante", a spus Hamberger.

Materiale furnizate de Universitatea de Stat din Michigan. Notă: Conținutul poate fi editat pentru stil și lungime.