Генетично модифицираният тютюн произвежда важно човешко съединение, което предпазва човешкото тяло от отравяне с органофосфати.

тялото

20-членен американско-израелски екип, воден от Цафрир Мор от държавния университет в Ризон в Темпе, съобщи това онлайн в списанието Proceedings of the National Academy of Sciences. Първият автор на статията е неговият колега Брайън Гайер. Мозъчните сигнали са под формата на електрически импулси, които се преобразуват в химически предавания. Това позволява комуникация чрез тесни пропуски, т.нар. синаптични цепнатини, разделящи невроните един от друг, или невроните от целевите клетки. Невротрансмитерът ацетилхолин играе много важна роля в централната и периферната нервна система.

Цялата система обаче може да бъде застрашена от случайно или умишлено отравяне с органофосфати. Тези вещества се намират в много пестициди, както и в нервните химически оръжия. Tsafrir Mor и негови колеги са показали, че човешката бутирилхолинестераза (BChe), известна като молекулата на био-метач, може да бъде изкуствено произведена от растенията и че тази растителна версия ефективно предпазва от отравяне с органофосфати. Това е важно „не само“ за защита срещу органофосфати, но и за изследване на деменцията на Алцхаймер и други заболявания, свързани с ацетилхолин. Може да бъде полезен и при лечението на предозиране с наркотици и наркомания като цяло, особено кокаин. В развиващия се свят случайно отравяне с органофосфати се случва доста често. Бедните фермери дори гласуват за тях като средство за самоубийство. Те придобиха формата на химическо оръжие в нацистка Германия, по-късно те също бяха натрупани от САЩ и СССР. След края на Студената война и гибелта на СССР някои такива оръжия попадат в ръцете на безотговорни режими на други държави и терористични групи. Още по-важно е ефективната защита.

Острите симптоми на органофосфатно отравяне се лекуват например с атропин, но подобни лечения не са насочени към дългосрочните неврологични последици като мускулна слабост, гърчове и конвулсии, трайно увреждане на мозъка и поведенчески разстройства. Молекулярните метачни машини предпазват тялото от нежелани вещества, които неутрализират или унищожават. Най-изследваните биопочистващи машини са две човешки холинестерази - ацетилхолинестераза (AChe) и споменатата BChe. Първият се произвежда от мозъчни неврони, вторият от черния дроб, като BChe циркулира в кръвния серум. В допълнение към защитата на тялото от вредни химикали, холинестеразите извършват важна поддръжка - те "измиват" ненужните молекули ацетихолин.

По този начин AChe прекъсва предаването на нервни импулси през мозъчните синапси и интерфейсите на двигателните неврони и рецепторите на мускулните клетки. Случва се сигналът да отшуми, което отнема момент. Ако предаването продължи, това ще доведе до некоординирани движения до парализа. Холинестеразите унищожават отпадъчния ацетилхолин чрез хидролиза, чрез разцепване на молекулата с молекула вода. AChe може да обработи до 25 000 молекули ацетилхолин в секунда. Тъй като по този начин цялата холинова система за регулиране на нервния импулс е много чувствителна, много растения и животни използват нейното разрушаване като защитно и обидно средство. Токсичността на органофосфатите е, че те блокират действието на холинестеразите. Човешкото тяло се сблъсква с това с ген, който кодира BChe, свързано с AChe съединение. BChe циркулира кръв, за да действа срещу такива блокадни агенти, ако е необходимо. AChe е трудно да се получи от мозъка, BChe от кръвта лесно - и може да се съхранява, ако е необходимо.

Но има уловка. BChe не е достатъчно. За да защити една бригада (няколко хиляди войници) на бойното поле от нервни отрови, BChe ще се нуждае от кръвоснабдяване в цялата страна. В допълнение, мирните медицински цели изискват значително разширяване на наличното количество BChe. От лечението на вродени или придобити нарушения на холиновата система до споменатото лечение на предозиране с кокаин и зависимост от това лекарство. Цафрир Мор и колегите успешно са опитали един възможен начин да постигнат това. Те използваха генетично модифицирани тютюневи растения, които произвеждаха човешки BChe в листа. В два модела животни (мишки и морски свинчета) те потвърдиха, че растението BChe действа като надеждна защита срещу органофосфатите от пестициди и нервно химическо оръжие.

Изследователите също са успели да удължат живота на растението BChe до стойност, по-близка до естествената човешка BChe в кръвта, повишавайки неговата ефективност. В момента растението BChe работи, като убива една молекула от този ензим, за да убие всяка молекула на блокиращия агент на холинестеразата. Екипът на Tsafrira Mora иска да модифицира растението BChe, така че да функционира каталитично, тоест масово като AChe. Това би направило възможно използването на значително по-ниски дози Bche за превантивна защита срещу отравяне или при лечение на отравяне.

Известия на Националната академия на науките в САЩ Ранно издание от 5 ноември 2010 г.
Съобщение на държавния университет в Аризона от 23 ноември 2010 г.