科学家们已经揭开了烟草植物如何自然产生尼古丁的奥秘，解决了困扰研究人员近两个世纪的谜题。这项发表在《自然通讯》上的发现，可能会使利用烟草植物生产药物和疫苗变得更加安全，同时避免产生不需要的尼古丁。
尼古丁是使烟草产品具有成瘾性的化学物质，人类使用它已有10000多年的历史。尽管经过数十年的研究，科学家们从未完全理解像普通烟草（Nicotiana tabacum）——烟草的主要来源——这样的植物究竟是如何构建尼古丁分子的。
科学家们现在已经发现了烟草植物制造尼古丁所需的缺失基因和酶，并在实验室和活体植物内部重现了这一过程，证明了其工作原理。
污染问题
约克大学生物学系新型农业产品中心（CNAP）的本杰明·利奇曼博士表示："烟草植物可以用作生物技术平台，用于生产疫苗或其他药品，但它一直受到尼古丁存在的困扰，尼古丁会污染产品并需要经过处理才能去除。
"然而，烟草植物如何产生尼古丁的谜题自19世纪20年代末以来就一直存在，当时尼古丁首次从植物中提取出来。从那以后，没有人破解过它是如何制造的谜题。现在我们终于得到了追寻了200多年的答案，这是植物科学和生物化学领域的一个重要时刻。
"有了这些新知识，我们可以去除或重新利用植物自然产生的尼古丁，创造更好的生物技术工具，未来还有令人兴奋的潜力，可以调整烟草的尼古丁形成系统来制造有用的药物化合物。"
尼古丁的建议生物合成路径。图片来源：《自然通讯》（2026年）。DOI: 10.1038/s41467-026-72705-0
葡萄糖分子
包括哥本哈根大学研究人员在内的研究团队发现，尼古丁最初是附着在一个葡萄糖分子上形成的，添加葡萄糖是为了给其构建模块提供所需的能量，使它们能够结合在一起。然而，在最后一步，葡萄糖被移除，似乎消失了。这个隐藏的步骤解释了为什么这个谜题持续了如此之久。
约克大学博士生、该研究的第一作者本杰明·施瓦贝还发现了两种特殊植物酶——NaGR和NicGS——的确切结构，这两种酶有助于将较小的片段组装成尼古丁分子。
尼古丁分子本身由两个相连的环组成，每个环在植物新陈代谢的不同部分形成。一个来自类似维生素的化合物，另一个来自与蛋白质构建相关的氨基酸。
利奇曼博士说："这很令人兴奋，因为它具有实际应用价值。烟草的一个近亲——本瑟姆烟草（Nicotiana benthamiana）——已经用于'分子农业'来生产救命药物和疫苗。
"它开辟了以有益方式使用烟草植物的新途径：不是用于香烟，而是用于药品和其他有价值的产品。"
出版详情
本杰明·T·W·施瓦贝等人，《尼古丁生物合成通过隐蔽的激活糖基化完成》，《自然通讯》（2026年）。DOI: 10.1038/s41467-026-72705-0
期刊信息：
《自然通讯》
由约克大学提供
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