Модифицираното растение може да произвежда около 400 нанограма кокаин на милиграм изсушен лист.
Изследователи са открили начин да накарат безвредно растение да произвежда кокаин. Използвайки генетична модификация, те препрограмират роднина на тютюнево растение да произвежда кокаин в листата си. Пробивът може да доведе до начин за производство на химически подобни съединения за медицински цели.
Кокаинът е тропанов алкалоид, който се произвежда естествено в листата на растението Erythroxylum coca. Въпреки че е известен със злоупотребата си, кокаинът и неговите производни са били използвани от хората от векове. Местните племена в Южна Америка отглеждат кока и дъвчат листата й от поне 8000 години заради техните стимулиращи и потискащи глада свойства.
През 19-ти век кокаинът се използва като ефективна локална анестезия за очна хирургия, решавайки проблема на очната хирургия без анестетици. Съвсем наскоро Американската администрация по храните и лекарствата (FDA) одобри употребата на кокаин като локална анестезия на лигавиците.
Въпреки това биосинтетичният път, по който растението кока произвежда кокаин, озадачава учените дори след 100-годишно изследване. Съединението има сложна и уникална химическа структура и може да стимулира анестетичната активност, което затруднява възпроизвеждането на неговата биосинтеза.
Генетична модификация
Учените знаеха, че химически прекурсор, наречен MPOA, се превръща в кокаин, но досега не беше известно как се случва това.
В новото проучване Sheng-Xiong Huang и колегите му от Института по ботаника Kunming в Китай са открили начин за по-добро разбиране на процеса чрез въвеждане на два отсъстващи преди това ензима, известни като EnMT4 и EnCYP81AN15. Тези ензими са отговорни за превръщането на химическия прекурсор в кокаин.
За да го докажат, изследователите генетично модифицират най-близкия роднина на тютюна, Nicotiana benthamiana, за да произвежда тези два ензима, което води до синтеза на кокаин в листата на растението. Експериментите показват, че модифицираното растение може да произведе около 400 нанограма кокаин на милиграм изсушени листа или приблизително 25% от количеството, открито в растение кока.
„В момента наличното производство на кокаин в тютюна не е достатъчно, за да отговори на широкомащабното търсене“, обяснява Sheng-Xiong Huang, съавтор на изследването.
Въпреки лошата слава на лекарството, кокаинът е химически подобен на множество анестетици и стимуланти. Отключването на неговия биосинтетичен път ще доведе до разработването на нови лекарства без пристрастяващите качества на кокаина.
Екипът се надява, че тяхното изследване може да доведе до модификация на други организми, които биха могли да го произвеждат в по-голям мащаб, като бактерии и дрожди.
Изследователите отбелязват, че е малко вероятно пробивът да окаже влияние върху незаконната търговия с кокаин по различни причини. За начало проучването е само доказателство за концепцията. Всеки, който иска да възпроизведе процеса, ще се нуждае от дълбоко разбиране на генетичната технология, лаборатория и много високотехнологично оборудване.
Култивирането и събирането на реколтата от кока, както и пречистването на кокаин от естествените тъкани на растението, са доста по-мащабируеми и по-евтини от генетично модифицирането на други растения за производство на кокаин.
Изследването е публикувано в Journal of the American Chemical Society.
Източник: InterestingEngineering
