Cannabinoide sintasi: gli enzimi che decidono il chemotipo
In breve
Una cannabinoide sintasi è un enzima che trasforma l’acido cannabigerolico in uno dei tre precursori acidi. Ce ne sono tre: la THCA sintasi, la CBDA sintasi e la CBCA sintasi. Quale sia attiva in una pianta ne determina il chemotipo, e quindi se accumulerà THC, CBD o cannabicromene.
Che cosa fanno sul piano chimico
Tutte e tre catalizzano lo stesso tipo di reazione: una ciclizzazione ossidativa del gruppo geranile sulla molecola di CBGA. La differenza sta solo nel punto in cui si chiude l’anello, ed è proprio da qui che nascono i diversi prodotti.
Sono ossidasi flavinilate in modo covalente, cioè enzimi con un cofattore flavinico legato stabilmente. Appartengono quindi alla famiglia dell’enzima del ponte di berberina, con cui condividono il 40–50 % della sequenza di amminoacidi.
Perché lo scambio non separa in modo netto
La THCA sintasi e la CBDA sintasi coincidono all'83,9 % su 544 amminoacidi e discendono con tutta evidenza da un precursore comune. Questa vicinanza ha conseguenze. Prodotti nel lievito, entrambi gli enzimi hanno formato dall’acido cannabigerolico tutti e tre i cannabinoidi principali. In più hanno dato cinque altri prodotti non identificati con scheletro cannabinoide.
L’idea di un enzima con un solo prodotto non regge quindi alla misura in provetta. A decidere il chemotipo è l’attività relativa degli enzimi, non la loro esclusività.
Rilevanza per la cannabis
Quando una sintasi viene meno, la sua sostanza di partenza si accumula. È proprio questo il meccanismo dietro il chemotipo IV. Una variante della THCA sintasi con una singola sostituzione di base, che probabilmente rende l’enzima non funzionante, fa sì che l’acido cannabigerolico resti nella pianta. Nella selezione questa sostituzione serve da marcatore molecolare. Che cosa significa per il contenuto di CBG è spiegato nell’articolo sul cannabigerolo.
Fonti
- Taura et al. 2007, FEBS Letters – la sintasi dell’acido cannabidiolico come enzima che determina il chemotipo
- Chiarimento della struttura 2018, Journal of Biotechnology – rapporto tra struttura e funzione di THCA e CBDA sintasi
- Garfinkel, Otten e Crawford 2021, Genes – marcatore per la dominanza di CBGA in Cannabis sativa