Pessoas consomem tabaco há milénios, embora só no final da década de 1820 a nicotina tenha sido isolada pela primeira vez a partir de plantas de tabaco.
Agora, 200 anos depois, os cientistas descobriram finalmente de que forma a planta do tabaco produz essas moléculas de nicotina.
Esta descoberta pode vir a mudar profundamente os produtos feitos a partir de espécies de tabaco - ou que as utilizem - numa prática conhecida como "agricultura molecular de plantas".
Há já algum tempo que investigadores têm vindo a modificar geneticamente plantas de tabaco para produzirem compostos terapêuticos e até vacinas, mas a nicotina é um obstáculo: é altamente viciante.
Perceber como a nicotina se forma pode permitir que os investigadores encontrem formas de travar a sua produção nas plantas.
"É um grande momento na ciência das plantas e na bioquímica termos agora a resposta que perseguimos há mais de 200 anos", afirma o biólogo Benjamin Lichman, da Universidade de York.
Da pista genética ao mecanismo da nicotina no tabaco
Lichman e colegas da Universidade de Copenhaga, na Dinamarca, identificaram no novo estudo os genes e as enzimas que contribuem para a produção de nicotina.
"Com este novo conhecimento, podemos remover ou reaproveitar a nicotina que é produzida naturalmente pela planta e criar melhores ferramentas de biotecnologia", diz Lichman.
"Há também um potencial entusiasmante no futuro para adaptar o sistema de formação de nicotina do tabaco, de modo a produzir compostos farmacêuticos úteis."
Através de uma análise genética do tabaco (Nicotiana tabacum), os investigadores assinalaram genes que estão próximos entre si no ADN do tabaco e que são activados ao mesmo tempo que genes já conhecidos por estarem envolvidos na produção de nicotina.
Em seguida, isolaram as enzimas produzidas por esses genes.
Tanto em tubos de ensaio como em plantas vivas, a equipa demonstrou que essas enzimas actuam em conjunto para formar nicotina.
O papel da glucose e o motivo de ter passado despercebido
Ao que tudo indica, estas enzimas funcionam através de um processo engenhoso - e isso ajuda a explicar porque é que permaneceram ocultas durante tanto tempo.
Numa fase inicial, uma molécula de glucose liga-se aos blocos de construção da nicotina, colocando-os no estado reactivo necessário para a montagem da nicotina. Depois, quando o processo termina, essa mesma molécula desprende-se - ou seja, o açúcar cumpre a sua função essencial e, no fim, desaparece.
Os investigadores identificaram ainda duas enzimas, NaGR e NicGS, que ajudam a montar a molécula de nicotina a partir das matérias-primas. Essas matérias-primas são um aminoácido associado à construção de proteínas e um composto semelhante a uma vitamina.
"É entusiasmante porque tem aplicações no mundo real", afirma Lichman.
"Um parente próximo do tabaco, Nicotiana benthamiana, já é utilizado na 'agricultura molecular' para produzir medicamentos e vacinas que salvam vidas."
"Isto abre novas formas de usar as plantas de tabaco para o bem: não em cigarros, mas para medicamentos e outros produtos valiosos."
O que esta descoberta muda na agricultura molecular e na biotecnologia
Um outro estudo, publicado recentemente, reforça estes resultados: a nicotina é criada com recurso à glucose, com a ajuda de uma cadeia de enzimas, e depois a glucose desaparece.
De acordo com os investigadores, esse desaparecimento total - em conjunto com a forma pouco habitual como a glucose é usada aqui, em comparação com outros processos nas plantas - é o que tornou a produção de nicotina tão difícil de detectar durante tanto tempo.
Ainda existem algumas perguntas em aberto sobre a produção de nicotina no tabaco, mas os principais passos e os ingredientes-chave estão agora identificados.
A equipa sugere que o processo poderá ser ajustado para produzir outras substâncias químicas e tabaco com níveis baixos de nicotina; no entanto, tentativas anteriores fizeram com que o crescimento das plantas ficasse comprometido.
No fundo, estes investigadores não só resolveram um mistério com 200 anos como também lançaram as bases para uma bioengenharia mais avançada e mais precisa.
"As plantas de tabaco podem ser usadas na biotecnologia como plataformas para produzir vacinas ou outros produtos farmacêuticos, mas são prejudicadas pela presença de nicotina, que contamina os produtos e exige processamento para a remover", diz Lichman.
A investigação foi publicada na Nature Communications.
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