Od kod pravzaprav izvirajo ključne konopljine spojine THC, CBD in CBC, ki danes zaznamujejo tako medicinsko rabo kot biotehnološke raziskave? Znanstveniki z Wageningen University & Research so prvič eksperimentalno pokazali, kako je konoplja v evoluciji pridobila sposobnost sinteze teh kanabinoidov. Pri tem niso ostali le pri razlagi preteklosti, temveč so razvili tudi encime, ki bi lahko imeli pomembno vlogo pri prihodnji biotehnološki proizvodnji zdravilnih učinkovin.
Raziskava, objavljena 26. decembra v znanstveni reviji Plant Biotechnology Journal, temelji na rekonstrukciji izumrlih encimov, ki so bili aktivni pri davnih prednikih današnje konoplje. Ti encimi so ključni za nastanek kanabinoidov – bioaktivnih spojin, ki so znane po svojih farmakoloških učinkih in terapevtskem potencialu.
Kot poudarjajo na Univerzi Wageningen, današnje rastline konoplje uporabljajo zelo specializirane encime: vsak je „zadolžen“ za nastanek določene spojine, bodisi THC, CBD ali CBC. Evolucijska zgodovina pa je bila drugačna. Skupni prednik teh encimov je bil precej bolj vsestranski in je lahko hkrati proizvajal več različnih kanabinoidov.
Šele kasneje, po podvajanju genov v evolucijskem razvoju konoplje, so se pojavili specializirani encimi, usmerjeni v sintezo posameznih spojin. Raziskovalci z Wageningena poročajo, da gre za klasičen primer, kako se biokemijska natančnost razvije iz splošnejših začetkov.
Obujanje encimov iz globoke preteklosti
Osrednji metodološki pristop raziskave je bila t. i. rekonstrukcija zaporedja prednikov. Gre za tehniko, ki na podlagi DNK sodobnih rastlin omogoča sklepanje o tem, kakšni so bili encimi pred milijoni let. Te hipotetične „predniške“ encime so raziskovalci nato sintetizirali in jih v laboratoriju tudi dejansko preizkusili.
Univerza Wageningen izpostavlja, da študija prinaša prvi neposreden eksperimentalni dokaz, da se je biosinteza kanabinoidov, vključno s THC, razvila razmeroma pozno v evoluciji konoplje in se nato postopno izpopolnjevala. Rezultati tako zapolnjujejo pomembno vrzel med genetskimi analizami in dejanskim biokemijskim delovanjem rastline.
Evolucijska zapuščina kot biotehnološka prednost
Raziskava razkriva še eno zanimivo plast. Rekonstruirani predniški encimi so se izkazali za presenetljivo primerne za uporabo v biotehnologiji. Po navedbah Univerze Wageningen jih je lažje proizvajati v mikroorganizmih, kot so kvasne celice, kot njihove sodobne, bolj specializirane različice. To je pomembno, saj se kanabinoidi vse pogosteje pridobivajo z biotehnološkimi postopki in ne neposredno iz rastlin.
„Kar se je nekoč zdelo evolucijsko ‘nedokončano’, se izkaže za zelo uporabno,“ pojasnjuje raziskovalec Robin van Velzen z Univerze Wageningen. „Ti predniški encimi so bolj robustni in prilagodljivi kot njihovi potomci, zaradi česar so zelo privlačna izhodišča za nove aplikacije v biotehnologiji in farmacevtskih raziskavah.“
Posebno pozornost je pritegnil eden od rekonstruiranih evolucijskih vmesnih encimov, ki zelo selektivno proizvaja CBC – kanabinoid, znan po protivnetnih in analgetičnih lastnostih. Kot poudarjajo na Univerzi Wageningen, danes ne poznamo sorte konoplje, ki bi naravno vsebovala visoke koncentracije CBC. Vnos takšnega encima v rastlino ali proizvodne mikroorganizme bi zato lahko odprl pot do novih, ciljno usmerjenih zdravilnih spojin.
