O echipă internațională de cercetători a identificat șase enzime responsabile de primii pași în producerea unor compuși extrem de toxici, dar cu potențial medical real, din omag și nemțișorul-de-câmp, două plante folosite de milenii în medicina tradițională.

Omagul și nemțișorul-de-câmp se numără printre cele mai otrăvitoare plante din regnul vegetal, capabile să provoace paralizie și moarte în doze infime. Paradoxal, aceleași plante au fost folosite de mii de ani, în diverse forme, în medicina tradițională de pe mai multe continente. O echipă de cercetători de la Michigan State University și Academia Cehă de Științe a reușit acum să descifreze o parte din „rețeta” chimică din spatele acestei duble naturi, deschizând o cale sustenabilă spre producerea în laborator a acestor compuși.

O clasă de molecule prea complexă pentru chimia de sinteză

Compușii responsabili atât de toxicitate, cât și de proprietățile terapeutice ale celor două plante se numesc alcaloizi diterpenoizi, o clasă de molecule situată la intersecția a două dintre cele mai vechi și mai răspândite grupuri de substanțe chimice din lumea vegetală. Structura lor este atât de complicată, încât cercetătorii s-au luptat decenii întregi să înțeleagă exact cum le construiesc plantele. Aconitina, unul dintre cei mai cunoscuți compuși din această familie, a fost izolată acum aproape 200 de ani, dar nici până azi nu a putut fi sintetizată integral în laborator.

Din acest motiv, echipa condusă de Björn Hamberger, de la Michigan State University, și Tomáš Pluskal, de la Academia Cehă de Științe, a ales o abordare diferită: în loc să încerce să reconstruiască artificial molecula, cercetătorii au vrut să înțeleagă cum o construiește planta însăși, la nivel genetic.

O vânătoare printre mii de gene

Cercetătorii au analizat transcriptomul, adică setul de gene active, la mai multe specii de omag și la nemțișorul-de-câmp siberian, urmărind care gene se „aprindeau” în anumite țesuturi ale plantei, la momentul potrivit pentru producerea acestor compuși. Este o muncă asemănătoare unei vânători de comori printre mii de gene individuale, în care fiecare pistă falsă întârzie descoperirea traseului real.

Efortul a dat rezultate: echipa a identificat șase enzime, prezente și active la ambele genuri de plante, responsabile de primii pași în sinteza atisiniumului, un alcaloid diterpenoid bioactiv și, în același timp, un intermediar-cheie spre compuși din aceeași familie, chiar mai complecși structural. Colaborarea dintre cele două echipe s-a născut, de altfel, dintr-o întâlnire întâmplătoare la o conferință științifică din Barcelona, unde cercetătorii americani și cehi și-au dat seama că lucrau, independent, la exact aceeași problemă.

Tutunul, transformat în „fabrică” vie de compuși toxici

Pentru a confirma că genele identificate funcționează cu adevărat așa cum bănuiau, cercetătorii au inserat aceste secvențe genetice în plante de tutun, transformându-le astfel în biofabrici vii. Rezultatul a fost neechivoc, tutunul modificat genetic a început să producă efectiv atisinium, confirmând că traseul biochimic descoperit este cel corect.

Cunoașterea acestor primi pași oferă cercetătorilor un punct de sprijin concret pentru etapele următoare ale traseului biosintetic, cele care duc la compușii cei mai complecși și mai valoroși din punct de vedere terapeutic din această familie. „Plantele sunt cei mai buni chimiști din jurul nostru, care și-au perfecționat arsenalul de compuși naturali de-a lungul a milioane de ani pentru a supraviețui”, a spus Björn Hamberger, unul dintre autorii studiului.

Miza practică a acestei descoperiri depășește curiozitatea academică. Odată ce traseul biochimic complet va fi elucidat, cercetătorii ar putea produce sustenabil, în laborator, compuși cu potențial terapeutic împotriva durerii, cancerului sau malariei, fără să mai depindă de recoltarea acestor plante rare și extrem de periculoase direct din natură.

---

Sursa:

Garret P. Miller, Lana Mutabdžija-Nedelcheva, Trine B. Andersen, Imani Pascoe, Kathryn Van Winkle, Maryam Sabbaghan, Alexandre Bouillé, Tomáš Iliaš, Andrej Tekel, Tomáš Pluskal, Björn Hamberger — Michigan State University și Academia Cehă de Științe (Institute of Organic Chemistry and Biochemistry, Praga). Studiul a fost publicat în Molecular Plant, DOI: 10.1016/j.molp.2026.05.022