Ένα συγγενικό φυτό του καπνού που ονομάζεται Nicotiana benthamiana έχει τροποποιηθεί γενετικά ώστε να παράγει κοκαΐνη στα φύλλα του. Η κοκαΐνη παράγεται με φυσικό τρόπο από τα φύλλα του φυτού Erythroxylum coca και οι επιστήμονες θέλησαν να αναδημιουργήσουν αυτή τη διαδικασία στο N. benthamiana.
Μια ομάδα από το Ινστιτούτο Βοτανικής του Κουνμίνγκ στην Κίνα τροποποίησε το N. benthamiana ώστε να παράγει δύο ένζυμα που παράγουν κοκαΐνη όταν τα φύλλα του αποξηραίνονται. Η ανακάλυψη θα μπορούσε να οδηγήσει σε έναν τρόπο παρασκευής κοκαΐνης ή παραγωγής χημικά παρόμοιων ενώσεων για ιατρικούς σκοπούς.
Η κοκαΐνη είναι αυτό που είναι γνωστό ως “τροπανικό αλκαλοειδές”, το οποίο έχει ισχυρή ψυχοδραστική δράση στην κρυσταλλική του μορφή. ‘Η κοκαΐνη (υδροχλωρική) είναι ένα άκρως εθιστικό ναρκωτικό που δρα ως διεγερτικό του κεντρικού νευρικού συστήματος και τοπικό αναισθητικό μικρής διάρκειας’, εξηγεί το NHS.
Το εθιστικό αλκαλοειδές παράγεται φυσικά από το φυτό Ε. coca και μπορεί να εξαχθεί με την ξήρανση των φύλλων του. Ενώ η κοκαΐνη είναι πασίγνωστη ως παράνομο ναρκωτικό, έχει επίσης χρησιμοποιηθεί σε ιατρικές πρακτικές ως τοπικό αναισθητικό ή για τη στένωση των αιμοφόρων αγγείων για την αναχαίτιση της αιμορραγίας.
Ωστόσο, οι φαρμακευτικές εταιρείες είναι περιορισμένες στους τρόπους με τους οποίους μπορούν να παράγουν το φάρμακο, καθώς τα βασικά στάδια της βιοσύνθεσής του έχουν παραμείνει μυστήριο. Μέχρι τώρα, οι επιστήμονες δεν γνώριζαν πώς η πρόδρομη χημική ουσία MPOA μετατρέπεται σε ένα τμήμα του μορίου της κοκαΐνης, τη μεθυλεκγονόνη.
Στην εργασία τους, που δημοσιεύθηκε στο Journal of the American Chemical Society, οι επιστήμονες ανακάλυψαν τελικά αυτό που έλειπε. Δύο ένζυμα, το EnCYP81AN15 και το EnMT4, είναι απαραίτητα για αυτή την αντίδραση μετατροπής προς σχηματισμό μεθυλεκγονόνης.