Por Galileu
Pesquisadores da Universidade de York e da Universidade de Copenhague desvendaram o processo de biossíntese da nicotina em plantas de tabaco, um mistério que perdurou por quase 200 anos, o que pode revolucionar a produção de medicamentos e vacinas livres de contaminação por nicotina.
A descoberta identificou genes e enzimas cruciais na etapa final da produção de nicotina, revelando que a molécula é inicialmente ligada a uma glicose, que desaparece antes da formação final, explicando a dificuldade em entender o processo até agora.
Com essa nova compreensão, os cientistas planejam modificar geneticamente as plantas para eliminar a produção de nicotina, potencializando seu uso na biotecnologia e ampliando as aplicações na fabricação de compostos farmacêuticos.
Durante quase dois séculos, cientistas tentaram compreender exatamente como plantas de tabaco sintetizam a nicotina — o alcaloide responsável pela adição associada aos cigarros e outros derivados do tabaco. Agora, pesquisadores da Universidade de York, na Inglaterra, e da Universidade de Copenhague, na Dinamarca, afirmam ter finalmente solucionado este enigma bioquímico.
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O estudo, publicado nessa segunda-feira (18) na revista Nature Communications, identificou os genes e as enzimas responsáveis pela etapa final da produção de nicotina em plantas do gênero Nicotiana sp. Segundo os autores, a descoberta pode permitir o desenvolvimento de plataformas vegetais mais seguras para fabricar medicamentos e vacinas, eliminando a contaminação por nicotina que hoje dificulta o processo industrial.
A nicotina acompanha a humanidade há milhares de anos. Evidências arqueológicas indicam que plantas de tabaco já eram utilizadas há mais de 10 mil anos. Ainda assim, apesar de décadas de pesquisa em biologia vegetal e química orgânica, uma etapa decisiva da biossíntese da molécula permanecia desconhecida – até agora.
No novo projeto, os pesquisadores conseguiram recriar o mecanismo tanto em laboratório quanto em plantas vivas, o que suporta a hipótese de funcionamento da rota metabólica.
“O enigma de como as plantas de tabaco produzem nicotina existe desde o final da década de 1820, quando a nicotina foi extraída pela primeira vez das plantas. Desde então, ninguém havia desvendado o mistério de como ela era produzida”, afirma o pesquisador Benjamin Lichman, que assina como um dos autores da pesquisa, em comunicado. “É um grande momento para a ciência vegetal e a bioquímica termos agora a resposta que buscávamos há mais de 200 anos.”
Etapa “invisível” da nicotina
A equipe descobriu que a nicotina não surge diretamente em sua forma final. Inicialmente, a molécula é produzida ligada a uma glicose, um tipo de açúcar que funciona como fonte de energia e estabilização química durante a montagem do composto.
O detalhe decisivo é que essa glicose desaparece na última etapa da reação. Ela é removida pouco antes da formação definitiva da nicotina, tornando praticamente invisível uma das fases centrais do processo biossintético.
Segundo os autores, essa “etapa oculta” explica por que o mecanismo permaneceu sem solução por tanto tempo. O trabalho também identificou duas enzimas vegetais consideradas fundamentais para a montagem da molécula: NaGR e NicGS.
A nicotina possui dois anéis químicos conectados entre si. Cada parte é produzida em regiões diferentes do metabolismo vegetal, uma deriva de um composto semelhante a vitaminas e a outra de um aminoácido associado à síntese de proteínas.
Impacto para vacinas e medicamentos
Embora o tabaco seja historicamente associado ao consumo de cigarros, plantas do gênero Nicotiana sp. vêm sendo cada vez mais usadas em biotecnologia e na chamada “agricultura molecular”. Essa técnica transforma plantas em fábricas naturais de compostos farmacêuticos.
Uma das espécies mais utilizadas nesse contexto é a Nicotiana benthamiana, uma parente próxima do tabaco convencional. Ela já é empregada na produção experimental e comercial de vacinas, anticorpos e proteínas terapêuticas. O problema é que tal nicotina produzida naturalmente pela planta pode contaminar esses produtos, exigindo etapas adicionais de purificação.
Com a nova descoberta, porém, os pesquisadores acreditam que será possível modificar geneticamente essas plantas para reduzir ou até eliminar a produção do alcaloide sem comprometer sua eficiência biotecnológica. Isso ampliaria radicalmente as suas oportunidades de aplicação.
“Com esse novo conhecimento, podemos remover ou reaproveitar a nicotina produzida naturalmente pela planta e criar melhores ferramentas biotecnológicas”, observa Lichman. “Existe um potencial empolgante para o futuro na adaptação do sistema de produção de nicotina do tabaco para fabricar compostos farmacêuticos úteis.”
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