In tabakswortels ontstaat nicotine via een chemische truc die al bijna twee eeuwen onzichtbaar is gebleven: de plant gebruikt een suiker om een beslissende reactie op gang te brengen en verwijdert deze vervolgens voordat het molecuul compleet is. Een kleine verdwijning, elegant genoeg om generaties onderzoekers op een dwaalspoor te brengen.
Nu is die doorgang herbouwd. Een onderzoeksgroep heeft de enzymen geïdentificeerd die ervoor zorgen dat de plant nicotine opbouwt, de alkaloïde die tabak gebruikt als natuurlijke verdediging tegen insecten en plantenetende dieren. De ontdekking is ook buiten de velden van belang: sommige planten die dicht bij tabak staan, worden al gebruikt als ‘biofabrieken’ om vaccins, antilichamen en eiwitten te produceren die nuttig zijn voor de geneeskunde. Als u weet hoe u de nicotineproductie bij de bron kunt uitschakelen, kunnen deze processen schoner en goedkoper worden.
De verborgen doorgang
Nicotine was in 1828 geïsoleerd, maar de exacte manier waarop tabak het produceerde bleef onvolledig. De crux lag in de vereniging van de twee chemische ringen die het molecuul vormen. Elk komt uit een ander deel van het plantenmetabolisme; samen worden ze nicotine.
Het detail dat jarenlang over het hoofd is gezien, betreft glucose. De plant hecht het aan een tussenproduct van de reactie, gebruikt het om de te verbinden stukken reactiever te maken en verwijdert het vervolgens. Die suiker laat geen spoor achter in het uiteindelijke mengsel. Daarom was het zo moeilijk om hem te zien. De onderzoekers identificeerden een cascade van vier enzymen: één voegt glucose toe, andere bereiden en stabiliseren de reactie, de laatste verwijdert het. Het resultaat is de natuurlijke vorm van nicotine die door tabak wordt geproduceerd.
De verificatie werd ook uitgevoerd op een installatie die veel wordt gebruikt in laboratoria. Nicotiana benthamianaeen verwant van tabak die normaal gesproken geen nicotine in de bladeren produceert. Door de enzymatische route te betreden en het uitgangsmateriaal aan te bieden, produceerde de plant nicotine in de juiste vorm.
Omdat geneeskunde van belang is
Tabak brengt een zware geschiedenis met zich mee, gekoppeld aan roken en verslaving. In het laboratorium komen echter sommige soorten voor Nicotiana ze hebben een ander nut: ze kunnen moleculen produceren die nuttig zijn voor farmaceutisch onderzoek. Het probleem is dat nicotine in het proces terecht kan komen en moet worden geëlimineerd, met extra zuiveringsstappen.
Als je de betrokken genen kent, kun je preciezer werken. In de toekomst zal het mogelijk zijn planten te verkrijgen die zijn ontworpen om medicijnen of therapeutische eiwitten te produceren zonder ongewenste nicotine op te hopen. Morgenochtend zijn er geen snelkoppelingen klaar: stabiele lijnen, tests, controles en schaalproductie zijn nodig. Maar nu is het doel veel duidelijker.
De ontdekking zegt ook iets breder over de plantenchemie. Planten bouwen complexe moleculen om zichzelf te verdedigen, bestuivers aan te trekken, te communiceren met de omgeving of aanvallen te overleven. Vaak doen ze dat met tijdelijke trapjes, kleine chemische steigers die slechts voor de noodzakelijke tijd verschijnen en vervolgens worden gedemonteerd. In het geval van tabak was het schavot een suiker. Hij trekt hem aan, doet zijn werk en trekt hem uit. De nicotine blijft daar. Deze keer zag iemand de truc.
Mogelijk bent u ook geïnteresseerd in:
