3. Produzione eterologa di cannabinoidi
La sintesi e lo stoccaggio in planta dei fitocannabinoidi avvengono principalmente in tre zone dei tricomi ghiandolari: nel citosol e nei plastidi delle cellule secretorie avviene la maggior parte della sintesi, mentre gli ultimi step metabolici e lo stoccaggio avvengono nella cavità extracellulare soprastante queste cellule. Per semplicità verranno illustrati solo i passaggi più importanti.
Nel citosol delle cellule secretorie, l’acido esanoico viene prodotto probabilmente partendo dagli acidi grassi; grazie all’enzima acyl-activating enzyme 1 (AAE1), l’acido esanoico viene poi legato al coenzima A (CoA) formando esanoil-CoA.
Questa molecola viene allungata dalla Olivetolo sintasi (OLS), usando malonil-CoA come fonte di carbonio. Il tetrachetide risultante viene ciclizzato dalla acido olivetolico ciclasi (OAC), con conseguente produzione di acido olivetolico (OA), che viene trasportato nei plastidi.
All’interno dei plastidi intanto, il geranil-pirofosfato (GPP) viene sintetizzato attraverso il pathway degli isoprenoidi indipendente dal mevalonato (MEP pathway). Sempre in questo compartimento, l’acido cannabigerolico sintasi (CBGAS), usa GPP e OA per formare l’acido cannabigerolico (CBGA), cioè il primo cannabinoide prodotto nel pathway.
Il CBGA infine viene secreto nella cavità extracellulare, dove viene utilizzato in larga parte per sintetizzare altri fitocannabinoidi, mediante l’azione di diversi enzimi. Modifiche nei prodotti di partenza, negli enzimi coinvolti, nelle condizioni di reazione o di stoccaggio di queste molecole, portano alla produzione di altri fitocannabinoidi.
Una volta noti tutti i substrati e i prodotti di queste reazioni, i relativi enzimi chiave e i geni che codificano tali proteine, non ci è voluto molto prima che gli scienziati riuscissero a introdurre all’interno di microorganismi più facili da coltivare, delle sequenze di DNA specifiche al fine di riprodurre il pathway sintetico dei fitocannabinoidi.
Ad oggi, i geni della cannabis sono stati introdotti con successo in lieviti, batteri, ma anche alghe che vengono fatte crescere in appositi reattori; i cannabinoidi prodotti vengono poi conservati nelle loro cellule in appositi organelli, nel caso di alghe e lieviti, oppure vengono secreti nell’ambiente circostante, nel caso dei batteri.
In ogni caso, la loro produzione avviene indipendentemente dalla stagione e il processo di purificazione è di gran lunga semplificato in confronto a quanto avviene usando la pianta come fonte di cannabinoidi.
In più, non sono necessari impianti costosissimi da costruire e mantenere, sicuramente un bel vantaggio.