Skip to main content

Trik Kimia Genetik Bunga Poppy Tiruan untuk Enzim Morfin

loading...
Tinuku
(KeSimpulan) Mengidentifikasi enzim-enzim yang terlibat dalam sintesis opium (opiate synthesis) bisa memberi cara yang lebih baik untuk membuat obat penghilang rasa sakit. Opiat bagi masyarakat mungkin tidak asing. Para ilmuwan telah mengidentifikasi dua langkah terakhir rantai reaksi kimia sintesis morfin dalam opium poppy.

Penentuan daya kerja selular dan gen yang terlibat dalam pembuatan morfin dapat memberikan metode produksi baru untuk obat dan keluarga kimiawi seperti kodein (codeine), oxycodone, dan buprenorphine, para ilmuwan melaporkan dalam makalah yang dipublikasikan 14 Maret di Nature Chemical Biology.

Morfin dan para kerabatnya digunakan secara luas sebagai obat penghilang rasa sakit di negara-negara maju, harganya cukup mahal dan sering diresepkan untuk jangka waktu yang lama. Penelitian baru dapat memberikan cara yang lebih baik dengan ragi atau rekayasa mikroba lain untuk membuat obat penghilang rasa sakit. Selain itu juga terkait dengan masalah sosial, kriminalitas, dan politik dari produksi pertanian opium sebagai sumber heroin.

"Bergantinya produksi morfin dan metabolit kodein seperti memanfaatkan suatu sistem mikroba, jika anda bisa mendapatkan hasil akan dapat membantu menurunkan biaya," kata Christina Smolke, biolog rekayasa dari Stanford University yang tidak terlibat dalam penelitian. Daripada harus impor opiat dari luar negeri, "negara mungkin bahkan bisa melakukan sintesis secara lokal," kata Smolke.

Studi baru mengidentifikasi dua enzim (sel-sel protein yang digunakan untuk membangun dan membuat reaksi molekul) yang terlibat dalam perubahan prekursor kimia thebaine dan kodein menjadi morfin. Jillian Hagel dan Peter Facchini dari University of Calgary di Kanada juga menunjuk kode gen masing-masing enzim dan melakukan verifikasi peran genetik pada tanaman poppy eksperimental.

"Ini benar-benar kerja bagus. Setelah gen tertangkap akan memberi fleksibilitas yang lebih besar," kata Philip Larkin, kepala program produk tanaman rekayasa metabolik pada Australia's national science agency CSIRO di Canberra. Sebagai contoh, para ilmuwan dapat mendapat hasil tinggi dari tanaman dengan mengurai aktivitas dari sintesis gen morfin.

Ilmuwan juga bisa memblok produksi morfin dengan rekayasa virus untuk membasmi gen. Secara teoritis, rekayasa virus dapat digunakan untuk membasmi tanaman opium poppy di lahan seperti di Afghanistan. Tetapi para ahli narkotika mempertanyakan langkah kebijaksanaan tersebut.

"Ada kendala teknis yang berat untuk diatasi. Tapi politik adalah masalah paling besar. Ini situasi yang sangat sulit dan semakin diperumit oleh situasi militer," Charles S. Helling, mantan penasihat senior ilmiah di State Department’s Bureau of International Narcotics and Law Enforcement Affairs, Amerika Serikat..

Morfin adalah alkaloid, kelas senyawa yang dicirikan oleh struktur molekul yang dikelilingi gabungan sedikit nitrogen. "Di antara semua produk alami, alkaloid cenderung menampilkan efek farmakologis yang paling kuat," kata Facchini. Tanaman menghasilkan kira-kira 12.000 jenis alkaloid, termasuk nicotine, strychnine, caffeine, mescaline, quinine and atropine.

Sejumlah kelompok tanaman yang sangat tua, termasuk opium dan keluarga buttercup, menghasilkan kelas alkaloid milik morfin yang disebut benzylisoquinoline alkaloids. Blok bangunan utama secara kasar memiliki 2.500 alkaloid pada beberapa kelas dengan amino acid tyrosine. Sekitar 15 hingga 20 langkah reaksi tyrosine untuk menjadi morfin. Sementara pertanyaan tetap tentang beberapa reaksi yang sangat awal hingga ke langkah produksi morfin yang terakhir adalah kunci untuk membuka sejumlah aplikasi praktis.

Para peneliti mulai dengan tiga varietas tinggi morfin dari opium poppy, Papaver somniferum, dan tanaman mutan untuk membuat morfin dengan prekursor thebaine dan oripavine, tetapi tidak dapat membuat morfin itu sendiri. Hagel seperti membangun perpustakaan DNA yang sangat besar dari tanaman ini sebagai dasar yang digunakan untuk mengaktifkan gen dalam pembuatan morfin poppies. Mereka kemudian membandingkannya dengan tanaman mutan.

Setelah mengidentifikasi kode genetik dari gen yang berbeda, Hagel dan Facchini mengurutkan DNA dengan sebuah database untuk mengungkapkan identitas enzim. Untuk memverifikasi peran enzim dalam membuat morfin, tim peneliti menangkap satu gen ke bakteri E.coli dengan menempatkannya dalam termos bersama beberapa thebaine untuk diendapkan semalam.

"Ketika kembali keesokan harinya, thebaine berubah. Saat itulah mata Hagel seolah keluar .... Menemukan semuanya telah berubah menjadi morfin, mereka dapat membuat morfin," kata Facchini. Para ilmuwan menjuluki enzim thebaine 6-O-demethylase dan codeine O-demethylase.

Kedua enzim yang baru diidentifikasi bertanggung jawab yang sama secara struktural yaitu mengeluarkan gugus methyl, ornamen kimia yang umumnya terdiri dari karbon dan tiga atom hidrogen. Tapi dalam perburuan enzim sintesis morfin, banyak ilmuwan yang mengalami kebuntuan. Ada asumsi bahwa bunga poppy menggunakan enzim methyl yang mirip dengan jantung manusia untuk menghapus kelompok methyl. Tapi poppies menggunakan enzim dari kelas yang sangat berbeda.

"Ini adalah enzim yang lolos dari mata para ilmuwan. Pada tumbuhan, sangat sulit untuk mengetahui langkah-langkah jalur enzim. Ini adalah contoh indah bagaimana anda dapat menggunakan biologi molekuler modern untuk memecahkan masalah," kata Sarah O'Connor, biokimiawan di MIT.
Ikuti sains dan teknologi terkini di: Laporan Penelitian
Update via: Google+ Twitter Facebook Pinterest YouTube
Kesimpulan.com menerima konten tentang teknologi, sains, lingkungan dan bisnis dari siapa saja. Kami siap untuk publikasi dan press release. Informasi lanjut kunjungi laman ini.

Comments