La natura custodisce segreti chimici di straordinaria complessità, e uno dei più affascinanti riguarda un gruppo ristretto di molecole vegetali dalla forma contorta e dalle potenti proprietà biologiche. Gli alcaloidi spiroossindolici rappresentano una classe di composti naturali caratterizzati da una struttura molecolare a spirale che conferisce loro attività antitumorale e antinfiammatoria, ma fino a oggi il meccanismo con cui le piante costruiscono queste architetture chimiche rimaneva avvolto nel mistero. Un gruppo di ricerca dell'Università della Columbia Britannica ha finalmente decifrato il processo biochimico che porta alla sintesi della mitrafillina, una di queste rare sostanze presenti in quantità minime in alcune piante tropicali della famiglia delle Rubiaceae.
La scoperta, frutto di una collaborazione internazionale tra il laboratorio della dottoressa Thu-Thuy Dang presso l'Irving K. Barber Faculty of Science del campus UBC Okanagan e il team del dottor Satya Nadakuduti dell'Università della Florida, ha identificato due enzimi chiave responsabili della biosintesi della mitrafillina. Il primo enzima organizza la molecola nella corretta configurazione tridimensionale, mentre il secondo la "torce" nella sua forma spiralica finale, quella che determina le sue proprietà farmacologiche. Questo risultato rappresenta l'evoluzione di una ricerca iniziata nel 2023, quando lo stesso gruppo aveva individuato il primo enzima vegetale capace di creare la caratteristica struttura spiro di questi composti.
La mitrafillina si trova in concentrazioni infinitesimali in alberi tropicali come Mitragyna speciosa (kratom) e Uncaria tomentosa (unghia di gatto), entrambi appartenenti alla stessa famiglia botanica del caffè. Questa scarsissima disponibilità naturale ha sempre costituito un ostacolo insormontabile per lo studio approfondito delle sue potenzialità terapeutiche e per qualsiasi ipotesi di utilizzo farmacologico su larga scala. I metodi tradizionali di sintesi chimica in laboratorio si sono rivelati troppo costosi e complessi per replicare efficacemente queste molecole dalla geometria così particolare.
Tuan-Anh Nguyen, studente di dottorato che ha guidato la fase sperimentale della ricerca, sottolinea come questa scoperta apra la strada a un approccio di chimica verde per accedere a composti di enorme valore farmaceutico. La possibilità di utilizzare sistemi biologici per produrre queste molecole complesse rappresenta un cambio di paradigma rispetto alla sintesi chimica tradizionale, con vantaggi significativi in termini di impatto ambientale e costi di produzione. L'approccio biotecnologico consentirebbe infatti di sfruttare organismi ingegnerizzati, come batteri o lieviti modificati geneticamente, per fungere da "biofabbriche" di questi composti terapeutici.
Il progetto ha ricevuto finanziamenti dal Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada attraverso il programma Alliance International Collaboration, dalla Canada Foundation for Innovation e dal Michael Smith Health Research BC Scholar Program. Negli Stati Uniti, il supporto è arrivato dal National Institute of Food and Agriculture del Dipartimento dell'Agricoltura. Questo sostegno multiplo riflette il riconoscimento della rilevanza strategica della ricerca nell'ambito della biotecnologia dei prodotti naturali.
La dottoressa Dang, titolare della cattedra di ricerca Principal's Research Chair in Natural Products Biotechnology presso UBC Okanagan, paragona la scoperta all'identificazione degli anelli mancanti in una catena di montaggio molecolare. Le piante, definite dalla ricercatrice come fantastici chimici naturali, utilizzano questi enzimi specializzati per costruire architetture molecolari che la chimica sintetica fatica ancora a replicare con efficienza. I prossimi passi della ricerca si concentreranno sull'adattamento di questi "strumenti molecolari" vegetali per creare una gamma più ampia di composti terapeutici, aprendo potenzialmente la strada a nuove strategie nella lotta contro il cancro e le malattie infiammatorie croniche.
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