Timo e origano possiedono un composto antitumorale che sopprime lo sviluppo del tumore, ma aggiungerne altro alla salsa di pomodoro non è sufficiente per ottenere un significativo beneficio. La chiave per sbloccare il potere di queste piante sta nell’amplificare la quantità del composto creato o sintetizzare il composto per lo sviluppo di farmaci.
I ricercatori della Purdue University hanno compiuto il primo passo verso l’utilizzo del composto nei prodotti farmaceutici, mappando il suo percorso biosintetico, una sorta di ricetta molecolare degli ingredienti e dei passaggi necessari.
Natalia Dudareva, illustre professoressa di biochimica presso il College of Agriculture di Purdue, direttrice del Centro di biologia vegetale di Purdue, ha co-diretto il progetto, ha affermato:
«Queste piante contengono composti importanti, ma la quantità è molto bassa e l’estrazione non sarà sufficiente. Capendo come si formano questi composti, apriamo la strada all’ingegneria delle piante con livelli più elevati di composti o alla sintesi dei composti nei microrganismi per uso medico. È un periodo straordinario per la scienza delle piante in questo momento, abbiamo strumenti più veloci, economici e che forniscono molte più informazioni. È come guardare all’interno della cellula, è quasi incredibile. Timolo, carvacrolo e timoidrochinone (molto simile al timochinone, è uno dei più potenti acetilcolinesterasi naturali), sono composti aromatici di timo, origano e altre piante della famiglia delle Lamiaceae. Hanno anche proprietà antibatteriche, antinfiammatorie, antiossidanti e altre proprietà benefiche per la salute umana. Il timoidrochinone ha dimostrato di avere proprietà antitumorali ed è particolarmente interessante».
Il team di Natalia Dudareva in collaborazione con scienziati del Martin Luther University Halle-Wittenberg in Germania e della Michigan State University, ha scoperto l’intero percorso biosintetico del timoidrochinone, inclusa la formazione dei suoi precursori timolo e carvacrolo, e i composti intermedi di breve durata lungo la strada.
I risultati dello studio pubblicato negli Atti della National Academy of Sciences, aggiornano le precedenti opinioni sulla formazione di questa classe di composti, chiamati monoterpeni fenolici o aromatici, per i quali sono state scoperte solo poche vie biosintetiche in altre piante.
Pan Liao, co-primo autore dello studio, ricercatore nel laboratorio di Natalia Dudareva, ha detto:
«Questi risultati forniscono nuovi obiettivi per l’ingegneria di composti di alto valore in piante e altri organismi, non solo molte piante contengono proprietà medicinali, ma i composti al loro interno sono usati come additivi alimentari e per profumi, cosmetici e altri prodotti».
Scienziati botanici, ora che questo percorso è noto, potrebbero sviluppare la cultivar (in orticoltura, nome con cui si indicano le varietà agrarie di una specie botanica) che producono molti più composti benefici o per la produzione, potrebbero essere incorporati in microrganismi, come il lievito (quest’ultimo metodo prevede un processo di fermentazione per ottenere i preziosi composti, come è vero per molti prodotti a base vegetale).
Il processo di fermentazione è così importante per la produzione di alimenti e bevande, prodotti farmaceutici e biocarburanti, ora Purdue University offre un’importante scienza della fermentazione. La ricerca ha ricevuto una sovvenzione di 5 milioni di dollari dalla National Science Foundation.
Il team di ricercatori utilizzando il sequenziamento del RNA e l’analisi di correlazione, ha esaminato più di 80.000 geni da campioni di tessuto vegetale e ha identificato i geni necessari per la produzione di timoidrochinone. Ha identificato il percorso biosintetico sulla base di ciò che si sapeva sulla struttura del composto e attraverso il profilo dei metaboliti e i test biochimici.
Pan Liao ha detto:
«L’intermedio formato nel percorso non era quello che era stato previsto. Abbiamo scoperto che la spina dorsale aromatica sia del timolo sia del carvacrolo è formata da γ-terpinene (olio essenziale volatile derivato dalla Melaleuca alternifolia, mostra proprietà antimicrobiche contro vari patogeni umani); da una monossigenasi P450 (il suo compito è quello di introdurre dell’ossigeno all’interno della molecola del farmaco); in combinazione con una deidrogenasi (hanno un ruolo essenziale negli scambi respiratori della cellula e nei meccanismi di produzione dell’energia), tramite due intermedi instabili, ma non da p- cimene (è il principale composto antimicrobico del timo), come è stato proposto».
Natalia Dudareva ha affermato:
«Ora più percorsi vengono scoperti grazie alla capacità di utilizzare il sequenziamento del RNA per eseguire l’analisi dell’espressione genica ad alto rendimento. I risultati di questa ricerca saranno utili anche per la biochimica e la ricerca in scienze delle piante di altre specie di piante. Noi, come scienziati, confrontiamo sempre i percorsi in diversi sistemi e piante, siamo sempre alla ricerca di nuove possibilità, più impariamo, più siamo in grado di riconoscere le somiglianze e le differenze che potrebbero essere la chiave per la prossima scoperta».
