O echipă de cercetători de la Wageningen University & Research (WUR) din Țările de Jos a reușit să reconstituie experimental enzimele ancestrale responsabile de producerea principalilor canabinoizi din canabis, oferind noi explicații privind evoluția acestor compuși și posibilități extinse de utilizare în medicină și biotehnologie. Studiul arată modul în care planta a dobândit capacitatea de a sintetiza tetrahidrocanabinol (THC), canabidiol (CBD) și canabicromen (CBC), substanțe-cheie pentru aplicațiile terapeutice moderne.
În varietățile actuale de canabis, proporțiile de THC, CBD și CBC diferă semnificativ și sunt determinate în principal de activitatea unor enzime foarte specializate, cunoscute sub numele de sintaze ale canabinoizilor. Aceste enzime sunt rezultatul unui proces evolutiv îndelungat, iar formele moderne diferă substanțial de cele existente în urmă cu milioane de ani.
Pentru a înțelege această evoluție, cercetătorii au utilizat o metodă numită reconstrucția secvențelor ancestrale, prin care proteinele vechi sunt deduse pe baza datelor genetice ale organismelor actuale. Pornind de la aceste reconstrucții, echipa a „resuscitat” în laborator enzimele producătoare de canabinoizi ale unor strămoși timpurii ai canabisului și le-a analizat funcționarea.
Rezultatele au arătat că, spre deosebire de enzimele moderne, extrem de specializate, variantele ancestrale erau mult mai generale. Acestea puteau produce simultan mai mulți canabinoizi, inclusiv THC, CBD și CBC, pornind de la un precursor comun. „Ceea ce părea cândva un stadiu evolutiv ‘neterminat’ se dovedește a fi extrem de util”, a declarat Robin van Velzen, cercetător la WUR și coordonator al studiului, alături de Cloé Villard. Potrivit acestuia, enzimele ancestrale sunt mai robuste și mai flexibile decât cele actuale, ceea ce le face atractive pentru aplicații în biotehnologie și cercetare farmaceutică.
Un interes deosebit pentru comunitatea științifică îl reprezintă descoperirile legate de canabicromen. Deși majoritatea studiilor s-au concentrat până acum pe THC și CBD, CBC este considerat un compus promițător, dar insuficient explorat. În plantele moderne de canabis, conținutul de CBC este de regulă sub 1%, ceea ce îngreunează studiul și producția sa la scară largă. „În prezent, nu există o plantă de canabis cu un conținut natural ridicat de CBC”, a precizat van Velzen. „Introducerea acestei enzime într-o plantă ar putea conduce la soiuri medicinale inovatoare.”
Studii preliminare indică faptul că CBC ar putea avea proprietăți antiinflamatoare, anticonvulsivante și antibacteriene, însă potențialul său terapeutic rămâne mult mai puțin documentat comparativ cu cel al THC sau CBD.
Cercetarea a mai arătat că enzimele ancestrale reconstruite pot fi produse mai ușor în microorganisme, precum drojdiile, decât enzimele moderne. Această caracteristică ar putea permite sinteza mai eficientă a canabinoizilor rari fără a depinde de cultivarea plantelor, cu implicații importante pentru cercetarea medicală și dezvoltarea de noi medicamente.
În lucrarea publicată, autorii subliniază că, prin inginerie rațională, au fost create enzime hibride care au permis identificarea mutațiilor-cheie responsabile de evoluția funcțională a enzimelor canabinoide. Potrivit echipei, aceste descoperiri contribuie la înțelegerea originii, evoluției și mecanismelor moleculare ale oxidociclazelor canabinoide și deschid noi perspective pentru ameliorare genetică, biotehnologie și aplicații medicinale.
