Ученые раскрыли механизм синтеза никотина в табаке спустя 200 лет

Международная группа ученых из Великобритании и Дании раскрыла биохимический механизм, лежащий в основе синтеза никотина в табачном растении, который оставался загадкой более двух столетий. Исследование позволяет понять точные гены и ферменты, ответственные за образование никотина, что открывает перспективы в области молекулярного сельского хозяйства и производства лекарственных препаратов.

Потребление табака человеком насчитывает тысячи лет, а никотин впервые был выделен в конце 1820-х годов. Тем не менее, процесс его биосинтеза в растении долгое время оставался неизвестным.

В недавнем исследовании, опубликованном на платформе "The Conversation" и цитируемом в научном журнале "Nature", ученые из Йоркского университета (Великобритания) и Копенгагенского университета (Дания) идентифицировали гены и ферменты, участвующие в формировании молекулы никотина.

Биолог Бенджамин Литчман пояснил, что раскрыть механизм было сложно из-за уникального биологического "трюка": молекула глюкозы сначала связывается с основными компонентами никотина, активируя их для синтеза, а после завершения сборки сахар полностью отсоединяется и исчезает без следа.

В исследовании были выделены два ключевых фермента — NaGR и NicGS, которые участвуют в сборке никотина из исходных веществ: аминокислоты, связанной с синтезом белков, и витаминиподобного соединения.

Практическое значение открытия связано с развитием биотехнологий. Растение Nicotiana benthamiana, близкий родственник табака, широко используется в молекулярном сельском хозяйстве для создания жизненно важных лекарств и вакцин. Однако природное содержание никотина, обладающего высокой аддиктивностью, загрязняет продукты и требует сложных и дорогостоящих методов очистки.

Полученные данные позволят ученым генетически модифицировать растения, чтобы полностью исключить синтез никотина или перенаправить сложные биохимические пути на производство полезных фармацевтических соединений. Это может трансформировать табак из источника для курения в биофабрику устойчивого производства лекарств.