Учёные из University of York и University of Copenhagen наконец выяснили, как растения табака производят никотин. Загадка висела с конца 1820-х, когда никотин впервые выделили из растения. Результаты опубликованы в Nature Communications.
Ключевой момент: никотин собирается из двух колец, каждое образуется в разных частях метаболизма растения. Одно кольцо — из витаминоподобного соединения, другое — из аминокислоты. Долгое время никто не мог понять, как эти части соединяются. Выяснилось, что на первом этапе никотин прикрепляется к молекуле глюкозы — она даёт строительным блокам энергию, чтобы «схлопнуться». Но потом глюкоза исчезает на финальной стадии. Именно этот скрытый шаг не давал разгадке появиться два столетия.
Бенджамин Швабе, PhD-студент из University of York, определил точные структуры двух ферментов — NaGR и NicGS, которые собирают молекулу никотина из мелких кусочков. Команда под руководством доктора Бенджамина Лихмана из Centre for Novel Agricultural Products (CNAP) при University of York также нашла недостающие гены и воссоздала процесс в лаборатории и внутри живых растений, доказав, что механизм работает.
Практическая польза огромна. Nicotiana tabacum — основной источник табака — давно используется в биотехнологии как платформа для производства вакцин и лекарств. Но продукт постоянно загрязняется никотином, который приходится удалять. Теперь, зная точный путь синтеза, учёные могут «выключить» производство никотина или перенаправить его на создание полезных фармацевтических соединений. Близкий родственник табака, Nicotiana benthamiana, уже применяется в «молекулярном фермерстве» для выпуска жизненно важных препаратов. Новое открытие позволит делать это безопаснее и эффективнее — без никотинового загрязнения и, возможно, с адаптацией системы под синтез других ценных веществ.