Por primera vez, los biólogos de plantas han definido los «trucos» de alta eficiencia que usan las células de cannabis para producir cannabinoides (THC/CBD).
por la Universidad de Columbia Británica
Aunque muchas compañías de biotecnología actualmente están tratando de diseñar THC/CBD fuera de la planta en levaduras o cultivos celulares, se desconoce en gran medida cómo lo hace la planta de forma natural.
«Esto realmente nos ayuda a comprender cómo las células de los tricomas del cannabis pueden bombear cantidades masivas de tetrahidrocannabinol (THC) y terpenos, compuestos que son tóxicos para las células vegetales en grandes cantidades, sin envenenarse», dice el Dr. Sam Livingston, botánico. en la Universidad de Columbia Británica que dirigió la investigación.
«Este nuevo modelo puede informar los enfoques de biología sintética para la producción de cannabinoides en la levadura, que se usa de forma rutinaria en biotecnología. Sin estos ‘trucos’, nunca obtendrán una producción eficiente».
Durante siglos, los humanos han cultivado cannabis por las propiedades farmacológicas que resultan del consumo de sus metabolitos especializados, principalmente CBD y terpenoides. Hoy en día, la producción dentro del mercado global de cannabis de $ 20 mil millones depende en gran medida de la actividad biológica de pequeños grupos de células, llamados tricomas glandulares, que se encuentran principalmente en las flores de la planta.
El estudio, publicado hoy en Current Biology , revela los microentornos en los que se produce y transporta el THC en los tricomas del cannabis, y arroja luz sobre varios puntos críticos en el proceso de producción de THC o CBD dentro de la célula.
La Dra. Livingston y la coautora, la Dra. Lacey Samuels, utilizaron la congelación rápida de los tricomas glandulares del cannabis para inmovilizar las estructuras celulares de la planta y los metabolitos in situ. Esto les permitió investigar los tricomas glandulares del cannabis utilizando microscopios electrónicos que revelaron la estructura celular a nivel nanométrico, mostrando que las células metabólicamente activas del cannabis forman una «supercélula» que actúa como una pequeña biofábrica metabólica.
Hasta ahora, los enfoques de biología sintética se han centrado en optimizar las enzimas responsables de producir THC/CBD, como construir una fábrica con la maquinaria más eficiente para producir la mayor cantidad de producto posible. Sin embargo, estos enfoques no han desarrollado una forma eficiente de mover sustancias intermedias de una enzima a otra, o desde el interior de la célula hacia el exterior de la célula, donde se pueden recolectar los productos finales. Esta investigación ayuda a definir las «rutas de envío» subcelulares que utiliza el cannabis para crear un conducto eficiente desde las materias primas hasta los productos finales sin acumular toxinas ni productos de desecho.
«Durante más de 40 años, todo lo que pensábamos sobre las células de cannabis era inexacto porque se basaba en microscopía electrónica fechada «, dice el Dr. Samuels, biólogo de células vegetales de la UBC. «Este trabajo define cómo las células de cannabis elaboran su producto. Es un cambio de paradigma después de muchos años, que produce una nueva visión de la producción de cannabinoides. Este trabajo ha sido un desafío, en parte como resultado de la prohibición legal y también debido al hecho de que no existe un protocolo para la Se ha publicado la transformación genética del cannabis».
Más información: Samuel J. Livingston et al, Una supercélula polarizada produce metabolitos especializados en tricomas de cannabis,
Current Biology (2022). DOI: 10.1016/j.cub.2022.07.014
