Как формируется никотин в табаке: разгадана двухсотлетняя загадка ботаники

Ученые обнаружили скрытый химический механизм в табаке, который на протяжении почти двух веков затруднял понимание происхождения никотина. Это может стать значительным шагом вперед в области биотехнологий.Табачная плантация на Кубе. Изделия из табака — один из главных источников дохода острова Свободы.Источник: https://commons.wikimedia.org/

Табачное растение многие годы считалось одним из наиболее исследованных в ботанике, однако ключевой процесс образования никотина оставался неразгаданным с момента его открытия в XIX веке. Ученые из университета Йорка (Англия) вместе с коллегами из Копенгагена объявили, что им удалось полностью восстановить цепочку синтеза никотина в растении Nicotiana tabacum. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Скрытый за молекулой сахара

Основная интрига исследования связана с неожиданной функцией глюкозы. Выяснилось, что на одном из завершающих этапов никотин образуется не напрямую, а временно «присоединяется» к молекуле сахара. Такой химический процесс придаёт компонентам дополнительную энергию, позволяя им соединиться в устойчивую структуру. Затем глюкоза исчезает, как будто её никогда не было.

Именно этот скрытый этап, как утверждают ученые, и мешал нескольким поколениям биохимиков осознать механизм формирования никотина. Исследователи также определили два фермента — NaGR и NicGS, которые отвечают за сборку молекулы из отдельных «элементов».

От источника зависимости — к «фабрике лекарств»

На сегодняшний день близкий родственник обычного табака — Nicotiana benthamiana — уже используется в молекулярном фермерстве: на его основе создают экспериментальные вакцины и биофармацевтические препараты. Однако никотин по-прежнему представляет серьезную проблему, так как загрязняет конечный продукт и требует дорогостоящей очистки.

Авторы исследования полагают, что теперь растения можно будет генетически модифицировать, чтобы они сохраняли полезные свойства табака, но не производили никотин. Кроме того, открывается возможность создания новых фармацевтических соединений на основе биохимии табака.

Интересно, что никотин первоначально нужен растению для защиты от насекомых: это вещество служит естественным инсектицидом и репеллентом. По данным биохимических исследований, содержание никотина в листьях коммерческих сортов табака может достигать 3–5% от сухой массы растения.