Terpene sintasi: l’enzima dietro l’aroma della cannabis

In breve

Una terpene sintasi è un enzima che costruisce i terpeni, i composti odorosi e gustativi di una pianta di cannabis, a partire da pochi precursori semplici. La cannabis non possiede un solo enzima di questo tipo, ma un’intera famiglia di geni. È questa varietà a produrre la gamma di aromi da una varietà all’altra.

Cosa fa l’enzima

I terpeni non si assemblano da soli. La pianta produce prima mattoni lineari, i difosfati di prenile. Due contano per la cannabis: il difosfato di geranile (GPP) con dieci atomi di carbonio e il difosfato di farnesile (FPP) con quindici. Il GPP è il substrato abituale delle monoterpene sintasi, l’FPP quello delle sesquiterpene sintasi.

Da questi mattoni l’enzima produce il terpene vero e proprio. Il percorso è in fondo lo stesso per tutte le terpene sintasi: l’enzima stacca il gruppo difosfato, generando un intermedio molto reattivo, un carbocatione. Questo si riarrangia, si chiude in anelli e viene infine stabilizzato. A seconda di come l’enzima orienta questo percorso, ne risulta un terpene diverso.

Perché un enzima produce più profumi

Le terpene sintasi sono di un’imprecisione insolita, e qui non è un difetto ma la ragione della varietà aromatica. Molti di questi enzimi producono una miscela di più prodotti da un solo substrato. Il cambio di un solo amminoacido nel sito attivo può spostare il profilo dei prodotti di un enzima.

Ne deriva una conseguenza pratica per la ricerca: non si può prevedere in modo affidabile quali terpeni un enzima produce dalla sola somiglianza di sequenza. Occorre caratterizzare ogni enzima singolarmente per conoscerne i prodotti.

Dove la cannabis produce i suoi terpeni

La biosintesi dei terpeni avviene nei tricomi, le ghiandole resinose del fiore. Lì due vie metaboliche, la via MEP e la via MVA, forniscono i precursori che le terpene sintasi trasformano poi in terpeni finiti. I geni coinvolti sono nettamente più attivi nel tessuto resinoso che altrove nella pianta.

Quante terpene sintasi ha la cannabis?

Non c’è un numero fisso, ed è onestamente un punto aperto. Un’analisi del genoma descrive almeno 55 geni di terpene sintasi distribuiti sui cromosomi. Uno studio bioinformatico più recente arriva a 41 elementi. E solo una parte è caratterizzata sul piano funzionale, con prodotti noti: nove geni in alcuni studi, una trentina in altri.

Lo scarto non è una contraddizione da risolvere: riflette assemblaggi del genoma e metodi di conteggio diversi. Per capire basta ricordare che sono molti e tutt’altro che tutti studiati.

Perché conta per la selezione

Poiché la famiglia delle terpene sintasi fissa l’aroma, è su di essa che si agisce per selezionare varietà con un profilo odoroso preciso. Gli studi trovano differenze nette tra varietà nei profili di terpeni e nell’attività dei geni coinvolti. Chi vuole spostare un profilo di proposito lavora su questa famiglia di geni, non su un singolo interruttore.