محققان برگ های گیاه تنباکو را طوری مهندسی نموده اند که بتواند کوکائین بسازد! - مرجع مقالات

دانستن اینکه چگونه گیاهان این شاهکار مهندسی شیمی را انجام می دهند، یک پیروزی بزرگ برای صنعت داروسازی خواهد بود و در عین حال به زیست شناسان یاری می نماید تا تکامل آفت کش های مشابه را در سراسر قلمرو گیاهی درک نمایند.

با این حال، پیچیدگی فراوری این ماده شیمیایی یکی از اسرار طبیعت بوده و دانشمندان بیشتر از یک قرن را صرف آنالیز آن نموده اند.

اکنون، محققان موسسه گیاه شناسی کونمینگ چین بالاخره آخرین مراحل اصلی فرآیند بیوسنتزی آن را کشف کردند.

آنها نه تنها کم و بیش مسیر بیوشیمیایی فراوری کوکائین را ترسیم کردند، بلکه محققان کل زنجیره ساخت آن را داخل یک کارخانه تنباکو بازسازی نموده اند..

البته بعید است که از تنباکو برای فراوری کوکائین با روش های فعلی در آینده استفاده گردد. اما یک روش مشابه شامل استفاده از باکتری ها یا مخمرها می تواند روزی روش طراحی و صنعتی کردن داروها را متحول کند.

کوکائین عضوی از دسته ای از مولکول های آلی به نام آلکالوئیدهای تروپان است.گیاهی که روش هایی را برای ساختن این مواد شیمیایی برای خنثی کردن گیاه خواران تکامل داده، و به نوبه خود، ما انسان ها از اثرات اتفاقی آنها بر زیست شناسی خودمان استفاده نموده ایم.

به عنوان مثال، هیوسیامین یک آلکالوئید تروپان استکه به وسیله گل شب کش مرگبار (Atropa belladonna) ساخته شده می گردد، ما از هیوسیامین برای گشاد کردن مردمک چشم، فلج کردن غدد تف در حین جراحی و درمان قلب از آن استفاده نموده ایم.

تاریخچه استفاده از کوکائین طولانی است، از جویدن برگ های کوکا برای افزایش انرژی از زمان های قدیم تا استفاده از آن به عنوان یک بی حس نماینده موضعی در جراحی مدرن تا اثرات روانگردان آن به شکل یک داروی تفریحی غیرقانونی.

از نظر شیمیایی، کوکائین شباهت های زیادی با هیوسیامین دارد. به تازگی کشف شده که هر دو از یک پیش ساز - مولکولی به نام اسید 4-(1-متیل-2-پیرولیدینیل)-3-اکسوبوتانوئیک (یا به اختصار MPOA) پدید می آیند.

تفاوت ساختاری بین این دو مولکول ظریف اما حیاتی است. محققان یک جفت آنزیم به نام های EnCYP81AN15 و EnMT4 پیدا کردند که میٰ توانست تبدیل این پیش سازها به محصول نهایی را انجام بدعهد..

آنها شش ژن فراوری کوکائین را به گیاه تنباکو، Nicotiana benthamiana متصل کردند و در نتیجه کارخانه های تنباکوی مهندسی شده کوکائین فراوری کردند.

با صرف نظر کردن از سوء استفاده های احتمالی، این دانش نو میتواند پیامدهای عمیقی برای صنعت داروسازی داشته باشد و به محققان این امکان را می دهد تا فرمول را تغییر دهند و به طور بالقوه ترکیبات زیستی فعال نو را با کارایی بسیار بیشتر کشف نمایند.

این تحقیق در مجله American Chemical Society منتشر شده.