Zamiast kontrowersyjnej rośliny… drożdże?

2019 rok zaczynam od marihuany. Leczniczej. Sama nie stosuję i stosować nie planuję, żadnej, bo lubię stać w pionie, mówić i pisać do rzeczy, no i nie tyć, a maryśka ponoć mocno napędza apetyt. To tak to na wypadek, gdyby ktoś chciał wyjąć z kontekstu pierwsze zdanie. Ale po kolei…

Odkąd istnieje ten blog, i od kiedy pojawiły się pierwsze kontrowersje dotyczące terapeutycznego działania roślin z rodzaju Cannabis, powiedziałam sobie, że żadnego artykułu o tym zielu nie napiszę. Bo co to za frajda wypisywać kolejny tekst na temat drążony przez wielu naukowców i dziennikarzy? Fakt, taki artykuł może przynieść mnóstwo kliknięć. Ale clickbait to nie moja bajka. Trudno jednak nie zauważyć rwącego strumienia nowych informacji, wlewającego się stąd i zowąd do internetu. No więc mam dla Was newsa: amerykańscy (i nie tylko) naukowcy wytwarzają kannabinoidy z drożdży.

Dokładniej – w drożdżach Saccharomyces cerevisiae, i nie ma w tym nic dziwnego. Zarówno drożdże, jak i inne mikroby od wielu lat są przez nas zmuszane do produkcji wielu substancji. Drożdże jako woły robocze są niekontrowersyjne, rosną szybko, zajmują mało miejsca, do życia potrzebują ciepła i glukozy. Jest tylko jedno ALE – trzeba zmodyfikować ich genom w określonym kierunku, czego na pewno żaden domorosły miłośnik pierzastych liści w domowym zaciszu nie zrobi.

Realizuje to natomiast przynajmniej 10 ośrodków biotechnologicznych modyfikując genom drożdży lub bakterii w celu pozyskania kanabinoidów dla przemysłu farmaceutycznego. Ba, wyprodukowano nawet takie związki jakich „normalne” konopie nie robią!

Obecnie największym problemem jest wytworzenie przez drożdże przede wszystkim CBD – kannabidiolu. CBD jest bowiem niepsychoaktywnym produktem utleniania uzależniającego tetrahydrokannabinolu (THC), a ma właściwości nasenne. Dla celów leczniczych ważnych byłoby jeszcze kilka innych, na przykład potencjalnie terapeutyczny, przeciwzapalny i przeciwneurodegeneracyjny kannabigerol (CBG). Te jednak są – podobnie jak CBD – syntetyzowane w niewielkich, często śladowych ilościach.

Zmuszone do produkcji kannabinoidów drożdże wytwarzały je z cukrów prostych, podobnie jak w przypadku innego produktu, znanego wszystkim i także uzależniającego. Do takiej biosyntezy potrzebne są enzymy dokonujące przekształceń cukrów w kolejne związki chemiczne, aby powstał określony szlak metaboliczny skutkujący – w tym przypadku – produkcją kannabinoidów. Enzymów tych drożdże nie wytwarzają, gdyż nie mają kodujących je genów. Dlatego wprowadzono geny z różnych bakterii uzyskując łańcuch pożądanych przemian metabolicznych. Dalszym krokiem będzie opracowanie syntezy kannabinoidów w probówce. Inni amerykańscy (naprawdę) naukowcy już nad tym pracują.

a

Schemat biosyntezy kannabinoidów w transformowanych komórkach drożdży. Cukry ulegają utlenieniu do acetylokoenzymu A (to element „zwykłego” metabolizmu), następnie dochodzą do głosu geny EfmvaE i EfmvaS z bakterii Enterococcus faecalis aktywujące szlak kwasu mewalonowego (taki występuje bowiem u roślin rozpoczynając syntezę wielu fitozwiązków). Alternatywna droga to wytworzenie heksanoilokoenzymu A dzięki genom z innych bakterii: Ralstonia eutropha (RebktB), Cupriavidus necator (CnpaaH1), Clostridium acetobutylicum (Cacrt) i Treponema denticola (Tdter). Jest to droga, którą w naturze realizuje Cannabis z jednego ze swoich metabolitów – kwasu heksanowego (kapronowego). Szlaki łączą się poprzez wytworzenie CBGA (kwasu kannabigerolowego), z którego przy udziale różnych syntaz wytwarzane są dwa kannabinoidy: uzależniający THC i potencjalnie nieszkodliwy, a może i nawet korzystny dla zdrowia CBD. Rycina z: Luo et al. 2019.

a

To blog poświęcony biologii roślin, może zapytacie zatem: a po co roślinom kannabinoidy? Jak wiele innych związków służą do obrony chemicznej przed żerującymi na nich zwierzętami, przed promieniowaniem UV i innymi stresami środowiskowymi. Ten pierwszy aspekt wydaje się dość kontrowersyjny. Może w przypadku Homo sapiens jest to jednak wabik?

a

Literatura: Luo et al. (tzn. jeszcze 20 współautorów) Complete biosynthesis of cannabinoids and their unnatural analogues in yeast. Nature 2019, https://www.nature.com/articles/s41586-019-0978-9

Renata Bączek-Kwinta