Um método semelhante envolvendo bactérias ou leveduras pode um dia revolucionar a forma como projetamos e industrializamos produtos farmacêuticos.
Com informações de Live Science.
Usada por humanos como estimulante e anestésico por milhares de anos, a droga comumente conhecida como cocaína foi cuidadosamente moldada por espécies da planta da coca (Erythroxylum) ao longo de dezenas de milhões de anos em uma corrida armamentista contra insetos famintos.
Saber exatamente como as plantas realizam essa façanha da engenharia química seria uma grande vitória para a indústria farmacêutica, ajudando os biólogos a entender melhor a evolução de pesticidas naturais semelhantes em todo o reino vegetal.
No entanto, a enorme complexidade da produção do produto químico tem sido um dos segredos mais bem guardados da natureza, que os cientistas passaram a maior parte de um século desvendando.
Agora, pesquisadores do Instituto de Botânica Kunming da China finalmente descobriram as últimas etapas importantes do processo biossintético.
Eles não apenas mapearam mais ou menos o caminho bioquímico da produção de cocaína, mas os pesquisadores também reconstruíram toda a cadeia dentro de uma humilde planta de tabaco para garantir.
É improvável que o processo de forçar o tabaco a produzir cocaína melhore os métodos atuais de produção, nem forneça quaisquer avanços sérios em novas maneiras de produzir estimulantes.
A cocaína é um membro de uma classe de moléculas orgânicas conhecidas como alcaloides tropânicos. Toda uma família de plantas desenvolveu maneiras de produzir esses produtos químicos para frustrar os herbívoros e, por sua vez, nós, humanos, aproveitamos os efeitos incidentais que eles têm em nossa própria biologia.
A hiosciamina, por exemplo, é um alcaloide tropano. Feito pela mortal beladona (Atropa belladonna), usamos hiosciamina medicinalmente para dilatar nossas pupilas, paralisar nossas glândulas salivares durante a cirurgia e tratar nossos corações palpitantes por mais de um século.
A história do uso de cocaína pode ser mais longa, desde mascar folhas de coca para aumentar a energia desde os tempos antigos até usá-la como anestésico tópico em cirurgias modernas e seus efeitos psicoativos na forma de uma droga recreativa ilícita.
Quimicamente falando, a cocaína tem muito em comum com a hiosciamina, com uma descoberta recente de que ambas surgem do mesmo precursor – uma molécula chamada ácido 4-(1-metil-2-pirrolidinil)-3-oxobutanóico (ou MPOA para abreviar).
A diferença estrutural entre as duas moléculas é sutil, mas crítica, embora até agora o modo como o Erythroxylum mitiga a transformação crucial de MPOA em cocaína tenha permanecido um mistério.
Felizmente, o pequeno contraste nas estruturas moleculares foi suficiente para os pesquisadores limitarem sua busca a um determinado grupo de proteínas, levando à descoberta de um par de enzimas apelidadas de EnCYP81AN15 e EnMT4.
O origami molecular pelo qual cada um é responsável não apenas preenche etapas cruciais sobre como a cocaína surge de uma complicada linha de produção química, mas também reforça a relação entre dois compostos vegetais farmacologicamente significativos.
Restam alguns pequenos buracos no mapa, embora os pesquisadores estejam confiantes de que enzimas bem conhecidas da bioquímica poderiam facilmente fazer o trabalho.
Para demonstrar isso, eles conectaram seis genes de produção de cocaína na planta do tabaco, Nicotiana benthamiana, deixando o híbrido genético preencher as lacunas usando suas próprias versões das enzimas suspeitas.
Com certeza, as plantas de tabaco modificadas geraram cocaína, fornecendo uma prova aproximada de que a equipe tinha um conhecimento prático de como a cocaína é produzida.
Deixando de lado as questões de como isso pode afetar sua fabricação ilícita – se houver – o conhecimento pode ter profundas implicações para a indústria farmacêutica, permitindo que os pesquisadores ajustem a fórmula e potencialmente descubram novos compostos bioativos com muito mais eficiência.
Derivados da cocaína, como o cloridrato de cocaína, foram aprovados para uso pelo FDA como anestésicos locais em 2020, demonstrando que esse estimulante antigo está longe de ser uma relíquia da história.
Esta pesquisa foi publicada no Journal of the American Chemical Society.
