人类用尼古丁超过一万年,1820年代就能从烟草里提取它,但植物怎么造出这东西,科学家近两百年都没搞明白。现在,这个谜题终于有了答案。
英国约克大学和丹麦哥本哈根大学的研究团队在《自然·通讯》发表论文,揭示了烟草合成尼古丁的完整路径。关键发现:尼古丁最初是以与葡萄糖结合的状态形成的。
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具体来说,葡萄糖为尼古丁的构成要素结合提供能量,但在最终阶段会被移除。正是这个"葡萄糖消失"的过程,让尼古丁生成的完整机制长期成谜。研究团队还确定了两种特殊植物酶——NaGR和NicGS——的精确结构,它们负责把更小的分子片段组装成尼古丁。
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尼古丁分子本身由两个相连的环构成,分别来自植物代谢的不同部分:一个源自类维生素化合物,另一个与蛋白质合成相关的氨基酸有关。
约克大学新型农业产品中心的Benjamin Lichman博士参与了这个项目。他提到,烟草的近缘种本氏烟草(Nicotiana benthamiana)已经在分子农业中用于生产救命药物和疫苗。但烟草会生成尼古丁,最终需要额外处理来去除,这是个现实难题。
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这项新发现的意义在于:科学家现在可以去除或转移植物自然产生的尼古丁,开发更好的生物技术工具。更长远来看,烟草的尼古丁生成系统或许能被改造,用于制造有用的医药化合物。
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