infa.lt

Biologai pirmą kartą nustatė natūralų kokaino sintezės kelią ir perkėlė atitinkamus genus į tabako augalus, „išmokydami” juos gaminti nedidelius kiekius šio narkotiko.

Kokainas yra pavojingas narkotikas, išgaunamas iš kokos lapų. Tačiau cheminių reakcijų, kurių metu augalas jį gamina, visuma iki šiol buvo pilnai nežinoma. Kinijos mokslininkų komandai iš Kunmingo botanikos instituto pavyko nustatyti paskutinius kokaino biosintezės etapus, o jiems padėjo kitas „natūralus narkotikų gamintojas” – tabako augalas. Straipsnis apie tai paskelbtas žurnale „Journal of the American Chemical Society”.

Pietų amerikiečiai atrado, kad Erythroxylum genties augalai gamina alkaloidus, kurie turi stimuliuojantį ir narkotinį poveikį. Pagrindinę medžiagą – kokainą – mokslininkai išskyrė XIX a. viduryje. Ilgą laiką jis buvo plačiai vartojamas kaip vaistas ir stimuliatorius, tačiau dėl priklausomybės ir kito neigiamo poveikio sveikatai jis buvo įtrauktas į draudžiamų medžiagų sąrašą ir tapo nelegalus.

Šiandien kokainas legaliai gaminamas labai ribotais kiekiais ir griežčiausiai kontroliuojamas, skiriant jį tik medicinos ir mokslo tikslams. Yra metodų, kaip sintetinti šią medžiagą iš naujo ir, žinoma, išgauti ją iš kokamedžio lapų. Tačiau kokaino susidarymo būdas pačiuose augaluose dar nėra iki galo nustatytas.

Anksčiau buvo nustatyta, kad kokainas yra tarpinio produkto – oksibutano rūgšties darinys MROA, tačiau galutiniai MROA virsmo į kokainą etapai liko neaiškūs. Jie buvo išaiškinti tik dabar.

Paskutiniuose etapuose MROA molekulės turi pereiti metilinimo ir oksidacinės ciklizacijos reakcijas. Todėl Sheng-Xiong Huang vadovaujami mokslininkai ištyrė kokamedžio krūmo DNR, kad nustatytų vietas, kuriose koduojami baltymai, katalizuojantys atitinkamas reakcijas: metilazės ir oksidazės. Jie perkėlė perspektyviausius genus į Benthamo tabaką (Nicotiana benthamiana) – populiarų modelinį organizmą augalų fiziologijai tirti.

Vertindami skirtingų fermentų porų efektyvumą, autoriai padarė išvadą, kad efektyviausias derinys yra EnCYP81AN15 oksidazė ir EnMT4 metilazė. Veikiant pirmajam baltymui, MROA vyksta ciklai, o veikiant antrajam – prijungiama metilo grupė, todėl susidaro kokainas. Tokio genetiškai modifikuoto tabako lapuose buvo iki 400 nanogramų narkotinės medžiagos viename miligrame sauso svorio, t. y. mažiau nei penki procentai iš to, kas išgaunama iš  kokos lapų.

Dabar, kai nustatytas visas kokaino biosintezės kelias, atitinkami genai gali būti perkelti į bakterijas, kad būtų galima gaminti medicinai ir mokslui reikalingus šios medžiagos kiekius.

Kartu mokslininkai pabrėžia, kad jų darbas nebus naudingas neteisėtam narkotikų verslui. Jų teigimu, kokainą gaminti tradiciniu būdu, iš kokamedžio lapų, yra daug paprasčiau ir pigiau, o genetiškai modifikuotos bakterijos vargu ar būtų patrauklios narkotikų karteliams.