Биохимики из Университета Йорка в Великобритании обнаружили последний неизвестный фермент в цепочке превращения сахаров в морфин и клонировали его ген в пекарские дрожжи. Исследование опубликовано в Science.

До сих пор биосинтез морфина в дрожжах можно было проводить только частично. Ученые могли довести процесс от глюкозы до S-ретикулина или от R-ретикулина до морфина. Фермент, которые превращал бы S-ретикулин в R-ретикулин, был неизвестен. Как следствие, создать полностью независимые от природного сырья штаммы дрожжей было невозможно.

Найти недостающий фермент удалось случайно, во время проведения экспериментов по РНК-интерференции в клетках мака. Интерференция позволяет выборочно выключать отдельные гены с помощью специальных коротких РНК с фрагментом целевой последовательности.

В ходе проведения такого эксперимента с одним из ферментов (почти последнем в цепочке синтеза) обнаружилось, что в клетках мака при этом накапливается R-ретикулин. Если бы РНК была абсолютно специфична к нужному ферменту, этого бы не могло произойти. После тщательного исследования необычного феномена оказалось, что интерферирующая РНК также связывалась с геном другого фермента. Этот фермент как раз и оказался тем, что превращает S-ретикулин в R-ретикулин. Его ген был найден в геноме растения (по последовательности интерферирующей РНК) а затем клонирован в дрожжи.

Фрагмент синтеза опиоидов от S-ретикулина до морфина

Пока полная трансгенная система производства морфина состоит только из нескольких фрагментов, которые работают в разных штаммах дрожжей (например, недавно получен штамм, который с хорошим выходом производит морфин из тебаина). Однако собрать все нужные ферменты в одной системе займет не более года. То же или немного большее время займет оптимизация синтеза. После этого морфин и его производные можно будет получать в ферментерах из обычного сахара — примерно так же, как сейчас производится спирт, пиво или квас.