{"id":62915,"date":"2026-09-12T09:12:44","date_gmt":"2026-09-12T09:12:44","guid":{"rendered":"https:\/\/stagvape.com\/recenzje\/tobacco-plants-nicotine-biosynthesis-pathway"},"modified":"2026-09-13T09:39:50","modified_gmt":"2026-09-13T09:39:50","slug":"tobacco-plants-nicotine-biosynthesis-pathway","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/stagvape.com\/pl\/badania\/tobacco-plants-nicotine-biosynthesis-pathway","title":{"rendered":"Naukowcy odkrywaj\u0105, jak ro\u015bliny tytoniu wytwarzaj\u0105 nikotyn\u0119, co umo\u017cliwia produkcj\u0119 tytoniu o niskiej zawarto\u015bci nikotyny"},"content":{"rendered":"\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Biochemicy z University of York, wsp\u00f3\u0142pracuj\u0105cy z mi\u0119dzynarodowymi partnerami, opisali pe\u0142ny szlak enzymatyczny wykorzystywany przez ro\u015bliny tytoniu do syntezy nikotyny z prostych chemicznych element\u00f3w budulcowych. Odkrycie rozwi\u0105zuje biologiczn\u0105 zagadk\u0119 istniej\u0105c\u0105 od czasu, gdy chemicy po raz pierwszy wyizolowali nikotyn\u0119 z li\u015bci tytoniu w 1828 roku.<\/p>\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Wyniki wyja\u015bniaj\u0105 mechanizmy genetyczne i biochemiczne odpowiedzialne za produkcj\u0119 uzale\u017cniaj\u0105cego alkaloidu. Poza znaczeniem dla rolniczej uprawy tytoniu badania dostarczaj\u0105 narz\u0119dzi molekularnych do usuwania nikotyny z gatunk\u00f3w tytoniu wykorzystywanych jako platformy produkcyjne dla farmaceutyk\u00f3w, szczepionek i bia\u0142ek diagnostycznych.<\/p>\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">\u201eTo wielki moment dla nauki o ro\u015blinach i biochemii \u2014 mamy teraz odpowied\u017a, kt\u00f3rej poszukiwali\u015bmy od ponad 200 lat!\u201d \u2014 powiedzia\u0142 dr Benjamin Lichman z Centre for Novel Agricultural Products na University of York.<\/p>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Dwa stulecia poszukiwa\u0144 szlaku biosyntezy nikotyny<\/h2>\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">W \u015brodowisku naturalnym nikotyna pe\u0142ni przede wszystkim funkcj\u0119 obronnego alkaloidu. Ro\u015bliny tytoniu wytwarzaj\u0105 ten zwi\u0105zek w korzeniach i transportuj\u0105 go do li\u015bci, aby odstrasza\u0107 owady ro\u015blino\u017cerne i zwierz\u0119ta pas\u0105ce si\u0119. Po spo\u017cyciu przez cz\u0142owieka cz\u0105steczka wi\u0105\u017ce si\u0119 bezpo\u015brednio z nikotynowymi receptorami acetylocholinowymi w uk\u0142adzie nerwowym, dzia\u0142aj\u0105c pobudzaj\u0105co i prowadz\u0105c do uzale\u017cnienia fizycznego.<\/p>\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Przez dziesi\u0119ciolecia badacze rozumieli podstawowe prekursory chemiczne wymagane do powstania nikotyny. Analizy strukturalne potwierdzi\u0142y, \u017ce cz\u0105steczka sk\u0142ada si\u0119 z dw\u00f3ch odr\u0119bnych pier\u015bcieni heterocyklicznych po\u0142\u0105czonych pojedynczym wi\u0105zaniem w\u0119giel\u2013w\u0119giel:<\/p>\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>Pier\u015bcie\u0144 pirydynowy:<\/strong>\u00a0Pochodzi od kwasu nikotynowego (formy witaminy B3).<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Pier\u015bcie\u0144 pirolidynowy:<\/strong>\u00a0Powstaje z pochodz\u0105cego od aminokwasu kationu N-metylopiroliniowego.<\/li>\n<\/ul>\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Pomimo znajomo\u015bci materia\u0142\u00f3w wyj\u015bciowych naukowcy nie potrafili zidentyfikowa\u0107 mechanizmu katalitycznego odpowiedzialnego za po\u0142\u0105czenie obu pier\u015bcieni. Pr\u00f3by obserwacji bezpo\u015bredniej kondensacji tych cz\u0105steczek w warunkach laboratoryjnych wielokrotnie ko\u0144czy\u0142y si\u0119 niepowodzeniem, poniewa\u017c kwas nikotynowy pozostaje chemicznie stabilny w standardowych warunkach biologicznych. Bez etapu aktywacji bariera energetyczna po\u0142\u0105czenia pier\u015bcieni by\u0142a zbyt wysoka, aby znane enzymy ro\u015blinne mog\u0142y przeprowadzi\u0107 t\u0119 reakcj\u0119.<\/p>\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" width=\"1024\" height=\"376\" src=\"https:\/\/stagvape.com\/wp-content\/uploads\/2026\/09\/image-2-1024x376.png\" alt=\"Jak ro\u015bliny tytoniu wytwarzaj\u0105 nikotyn\u0119\" class=\"wp-image-62515\" srcset=\"\/\/stagvape.com\/wp-content\/uploads\/2026\/09\/image-2-1024x376.png 1024w, \/\/stagvape.com\/wp-content\/uploads\/2026\/09\/image-2-300x110.png 300w, \/\/stagvape.com\/wp-content\/uploads\/2026\/09\/image-2-768x282.png 768w, \/\/stagvape.com\/wp-content\/uploads\/2026\/09\/image-2-1536x564.png 1536w, \/\/stagvape.com\/wp-content\/uploads\/2026\/09\/image-2.png 1920w\" sizes=\"(max-width: 1024px) 100vw, 1024px\" \/><\/figure>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Mechanizm: ukryta aktywuj\u0105ca glukozylacja<\/h2>\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Zesp\u00f3\u0142 z University of York odkry\u0142, \u017ce ro\u015blina tytoniu omija t\u0119 barier\u0119 chemiczn\u0105, wykorzystuj\u0105c nieoczekiwany zwi\u0105zek po\u015bredni: glukoz\u0119. Ro\u015blina tymczasowo przy\u0142\u0105cza cz\u0105steczk\u0119 cukru glukozowego do kwasu nikotynowego, destabilizuj\u0105c zwi\u0105zek i obni\u017caj\u0105c energi\u0119 aktywacji wymagan\u0105 w kolejnych reakcjach enzymatycznych.<\/p>\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Ta strategia biologiczna, okre\u015blana jako <strong>ukryta aktywuj\u0105ca glukozylacja<\/strong>, dzia\u0142a jak tymczasowy uchwyt molekularny. Gdy glukoza aktywuje prekursor, inne enzymy \u0142\u0105cz\u0105 pier\u015bcie\u0144 z N-metylopirolini\u0105. Natychmiast po utworzeniu wi\u0105zania strukturalnego kolejny enzym odcina cukier od kompleksu, pozostawiaj\u0105c gotow\u0105 cz\u0105steczk\u0119 nikotyny.<\/p>\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Poniewa\u017c cz\u0105steczka glukozy od\u0142\u0105cza si\u0119, zanim ko\u0144cowy produkt opu\u015bci kompleks enzymatyczny, nie pozostawia chemicznego \u015bladu w gotowym alkaloidzie. Ten przej\u015bciowy charakter wyja\u015bnia, dlaczego pokolenia chemik\u00f3w analitycznych nie zdo\u0142a\u0142y wyizolowa\u0107 po\u015brednich etap\u00f3w tego szlaku.<\/p>\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">\u201eZagadka dotycz\u0105ca tego, jak ro\u015bliny tytoniu produkuj\u0105 nikotyn\u0119, istnieje od ko\u0144ca lat 20. XIX wieku, kiedy nikotyn\u0119 po raz pierwszy wyizolowano z tych ro\u015blin\u201d \u2014 powiedzia\u0142 Lichman. \u201eDzi\u0119ki tej nowej wiedzy mo\u017cemy usuwa\u0107 lub wykorzystywa\u0107 w inny spos\u00f3b nikotyn\u0119 naturalnie produkowan\u0105 przez ro\u015blin\u0119 oraz tworzy\u0107 lepsze narz\u0119dzia biotechnologiczne. Istnieje r\u00f3wnie\u017c ekscytuj\u0105cy potencja\u0142 na przysz\u0142o\u015b\u0107, aby dostosowa\u0107 system tworzenia nikotyny w tytoniu do produkcji u\u017cytecznych zwi\u0105zk\u00f3w farmaceutycznych.\u201d<\/p>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Kaskada czterech enzym\u00f3w<\/h2>\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Aby zweryfikowa\u0107 sekwencj\u0119 reakcji, zesp\u00f3\u0142 badawczy wyizolowa\u0142 i oczy\u015bci\u0142 cztery odr\u0119bne enzymy z tkanek tytoniu, odtwarzaj\u0105c ca\u0142y szlak metaboliczny poza \u017cyw\u0105 kom\u00f3rk\u0105.<\/p>\n\n<figure class=\"wp-block-table\"><table class=\"has-fixed-layout\"><thead><tr><th class=\"has-text-align-left\" data-align=\"left\">Enzym<\/th><th class=\"has-text-align-left\" data-align=\"left\">Funkcja biochemiczna<\/th><th class=\"has-text-align-left\" data-align=\"left\">Rola w szlaku<\/th><\/tr><\/thead><tbody><tr><td><strong>NaGT<\/strong><\/td><td>Glukozylotransferaza<\/td><td>Przy\u0142\u0105cza glukoz\u0119 do kwasu nikotynowego, tworz\u0105c aktywowany zwi\u0105zek po\u015bredni.<\/td><\/tr><tr><td><strong>NaGR<\/strong><\/td><td>Reduktaza<\/td><td>Przenosi atomy wodoru, aby zredukowa\u0107 aktywowan\u0105 cz\u0105steczk\u0119 prekursora.<\/td><\/tr><tr><td><strong>NicGS<\/strong><\/td><td>Synthaza sprz\u0119gaj\u0105ca<\/td><td>Zapewnia kontrol\u0119 stereochemiczn\u0105, wytwarzaj\u0105c biologicznie aktywn\u0105 (S)-nikotyn\u0119.<\/td><\/tr><tr><td><strong>NicGH<\/strong><\/td><td>Glukozydaza \/ hydrolaza<\/td><td>Hydrolizuje i usuwa tymczasowy znacznik glukozowy, daj\u0105c czyst\u0105 nikotyn\u0119.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Dzi\u0119ki wysokorozdzielczej krystalografii rentgenowskiej pierwszy autor, Benjamin Schwabe, okre\u015bli\u0142 tr\u00f3jwymiarowe struktury NaGR i NicGS w rozdzielczo\u015bci atomowej. Modele strukturalne ujawni\u0142y, \u017ce NicGS fizycznie ukierunkowuje zwi\u0105zki po\u015brednie reakcji w swojej kieszeni wi\u0105\u017c\u0105cej, aby kontrolowa\u0107 przestrzenn\u0105 konfiguracj\u0119 ko\u0144cowego wi\u0105zania.<\/p>\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Ta kontrola strukturalna ma kluczowe znaczenie biologiczne. Cz\u0105steczki biologiczne cz\u0119sto wyst\u0119puj\u0105 jako enancjomery chiralne \u2014 lustrzane wersje o tym samym wzorze chemicznym. Ro\u015bliny tytoniu wytwarzaj\u0105 niemal wy\u0142\u0105cznie (S)-nikotyn\u0119, izomer optyczny skutecznie wi\u0105\u017c\u0105cy si\u0119 z neurologicznymi receptorami ssak\u00f3w. Gdy badacze testowali szlak bez NicGS, system wytwarza\u0142 niekontrolowan\u0105 mieszanin\u0119 racemiczn\u0105 izomer\u00f3w lewo- i prawoskr\u0119tnych, dowodz\u0105c, \u017ce NicGS determinuje stereochemiczn\u0105 precyzj\u0119 naturalnego tytoniu.<\/p>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Weryfikacja w \u017cywych systemach ro\u015blinnych<\/h2>\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Po syntezie laboratoryjnej bez udzia\u0142u kom\u00f3rek badacze potwierdzili szlak enzymatyczny w \u017cywej tkance ro\u015blinnej. Wprowadzili geny koduj\u0105ce cztery enzymy do <em>Nicotiana benthamiana<\/em>, dzikiego australijskiego krewnego tytoniu, szeroko wykorzystywanego w badaniach rolniczych i farmaceutycznych.<\/p>\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Zmodyfikowane ro\u015bliny wytwarza\u0142y znakowane cz\u0105steczki nikotyny odpowiadaj\u0105ce naturalnym profilom ro\u015blinnym. Ponadto, wy\u0142\u0105czaj\u0105c poszczeg\u00f3lne geny w obr\u0119bie kaskady, badacze zweryfikowali ka\u017cdy etap:<\/p>\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Wyciszenie <strong>NicGH<\/strong> powodowa\u0142o, \u017ce ro\u015bliny gromadzi\u0142y stabilne prekursory nikotyny zwi\u0105zane z glukoz\u0105, bez produkcji wolnej nikotyny.<\/li>\n\n\n\n<li>Pomijanie <strong>NicGS<\/strong> zak\u0142\u00f3ca\u0142o stereospecyficzno\u015b\u0107 szlaku, potwierdzaj\u0105c jego rol\u0119 regulacyjn\u0105 w \u017cywych \u015brodowiskach kom\u00f3rkowych.<\/li>\n<\/ul>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Udoskonalanie platform tytoniowych dla rolnictwa molekularnego<\/h2>\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Identyfikacja tych czterech enzym\u00f3w ma bezpo\u015brednie zastosowanie w nowoczesnej bioprodukcji. Chocia\u017c komercyjny tyto\u0144 wci\u0105\u017c kojarzy si\u0119 z papierosami, biolodzy ro\u015blin cz\u0119sto wykorzystuj\u0105 gatunki tytoniu do rolnictwa molekularnego \u2014 stosuj\u0105c szybko rosn\u0105ce tkanki ro\u015blinne jako bioreaktory do syntezy bia\u0142ek medycznych, przeciwcia\u0142 monoklonalnych i antygen\u00f3w szczepionkowych.<\/p>\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\"><em>Nicotiana benthamiana<\/em> jest preferowana w rolnictwie molekularnym, poniewa\u017c w ci\u0105gu kilku tygodni daje du\u017c\u0105 ilo\u015b\u0107 biomasy i \u0142atwo przyjmuje wektory ekspresji przej\u015bciowej. Jednak naturalna produkcja nikotyny stanowi sta\u0142\u0105 przeszkod\u0119 produkcyjn\u0105. Alkaloid jest toksyczny dla ludzi w st\u0119\u017ceniach farmaceutycznych i wsp\u00f3\u0142oczyszcza si\u0119 z bia\u0142kami docelowymi, co wymaga kosztownych, wieloetapowych proces\u00f3w filtracji w celu wyizolowania cz\u0105steczek terapeutycznych.<\/p>\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">\u201eRo\u015bliny tytoniu mog\u0105 by\u0107 wykorzystywane w biotechnologii jako platformy do produkcji szczepionek lub innych produkt\u00f3w farmaceutycznych, ale problem stanowi obecno\u015b\u0107 nikotyny, kt\u00f3ra zanieczyszcza produkty i wymaga przetwarzania w celu jej usuni\u0119cia\u201d \u2014 wyja\u015bni\u0142 Lichman.<\/p>\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Wykorzystuj\u0105c ukierunkowane narz\u0119dzia edycji gen\u00f3w, takie jak CRISPR, do dezaktywacji gen\u00f3w koduj\u0105cych NaGT lub NicGS, naukowcy zajmuj\u0105cy si\u0119 rolnictwem mog\u0105 hodowa\u0107 nienikotynowe linie tytoniu. Ro\u015bliny te zachowuj\u0105 szybki wzrost wegetatywny i zdolno\u015b\u0107 syntezy bia\u0142ek, jednocze\u015bnie ca\u0142kowicie eliminuj\u0105c zanieczyszczenie alkaloidami, co obni\u017ca koszty produkcji lek\u00f3w pochodzenia ro\u015blinnego.<\/p>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Projektowanie nowych alkaloid\u00f3w farmaceutycznych<\/h2>\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Odkrycie ustanawia r\u00f3wnie\u017c ramy enzymatyczne do syntezy nieuzale\u017cniaj\u0105cych zwi\u0105zk\u00f3w leczniczych. Modu\u0142owy charakter systemu czterech enzym\u00f3w pozwala badaczom wprowadza\u0107 do kaskady alternatywne cz\u0105steczki prekursorowe.<\/p>\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">W badaniach potwierdzaj\u0105cych koncepcj\u0119 zesp\u00f3\u0142 badawczy wykaza\u0142, \u017ce zast\u0105pienie analogami prekursor\u00f3w umo\u017cliwi\u0142o enzymom wytworzenie pokrewnych alkaloid\u00f3w, w tym nornikotyny i anabazyny. Poniewa\u017c wiele alkaloid\u00f3w pochodzenia ro\u015blinnego stanowi strukturalny szkielet lek\u00f3w dzia\u0142aj\u0105cych na o\u015brodkowy uk\u0142ad nerwowy, terapii przeciwb\u00f3lowych i insektycyd\u00f3w, dostosowanie tego mechanizmu enzymatycznego oferuje czyst\u0105 metod\u0119 wytwarzania z\u0142o\u017conych zwi\u0105zk\u00f3w chemicznych bez przemys\u0142owej syntezy wysokotemperaturowej.<\/p>\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">\u201eOtwiera to nowe sposoby wykorzystania ro\u015blin tytoniu dla dobra: nie w papierosach, lecz do produkcji lek\u00f3w i innych warto\u015bciowych produkt\u00f3w\u201d \u2014 powiedzia\u0142 Lichman.<\/p>\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Wyniki bada\u0144 s\u0105 dost\u0119pne online w czasopi\u015bmie <a href=\"https:\/\/www.nature.com\/articles\/s41467-026-72705-0\" target=\"_blank\" rel=\"noopener nofollow\">Nature Communications<\/a>.<\/li>\n<\/ul>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Badacze z University of York rozwi\u0105zali zagadk\u0119 licz\u0105c\u0105 200 lat, opisuj\u0105c enzymy syntetyzuj\u0105ce nikotyn\u0119, co umo\u017cliwia uzyskanie upraw o niskiej zawarto\u015bci nikotyny.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":62916,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[81],"tags":[2800],"class_list":["post-62915","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-badania","tag-nicotine"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/stagvape.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/62915","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/stagvape.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/stagvape.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/stagvape.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/stagvape.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=62915"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/stagvape.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/62915\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/stagvape.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media\/62916"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/stagvape.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=62915"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/stagvape.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=62915"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/stagvape.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=62915"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}