Kristy Hawkins dan Christina Smolke dari Institut Teknologi California (Caltech) di Pasadena membuat senyawa benzilisoquinolin alkaloid (BIA) – senyawa-senyawa yang jalur biosintesisnya sama seperti morfin dan kodein – termasuk senyawa intermediet retikulin dengan cara memasukkan gen-gen pengkode enzim tanaman dan manusia ke dalam khamir alkohol.

Jalur biosintesis senyawa-senyawa ini pada tanaman baru-baru ini telah direkonstruksi pada bakteri, tetapi Smolke menganggap khamir merupakan medium yang lebih baik untuk rekonstruksi ini. "Kami berpikir bahwa rekonstruksi jalur biosintesis ini pada khamir akan bekerja lebih baik dibanding pada bakteri, karena, misalnya, banyak dari enzim-enzim yang dimasukkan ini terlokalisasi ke membran-membran yang dimiliki oleh jamur tetapi tidak dimiliki oleh bakteri," kata dia.

Jalur sintesis BIA rekayasa untuk sintesis (R,S)-retikulin dari (R,S)-norlaudanosolin. Substrat yang ditambahkan, (R,S)-norlaudanoslin, ditunjukkan oleh tulisan warna biru.

Untuk membuat retikulin (prekursor obat yang utama), mereka memasukkan ke dalam khamir sebuah zat kimia yang tersedia di pasaran disebut norlaudosolin, yang menyerupai substrat alami tanaman, norklaurin. Tiga gen yang mengkodekan enzim-enzim metiltransferase disisipkan untuk membantu khamir mengkonversi norlaudosolin menjadi retikulin. Mereka juga membuat turunan-turunan untuk menghasilkan berbagai BIA yang lain, dengan mengkombinasikan enzim-enzim dari sumber tanaman berbeda, termasuk pohon candu opium dan dari manusia.

Smolke mengatakan pendekatan "mix-and-match" yang mereka gunakan bisa menjadi metode yang lebih murah untuk pembuatan obat-obatan seperti morfin – yang saat ini harus diekstrak dari tanaman untuk memproduksinya. BIA yang lain, seperti berberin, sebelumnya telah diketahui memiliki potensi sebagai obat anti-kanker. Smolke berpendapat metode ini juga akan memungkinkan mereka membuat senyawa-senyawa BIA yang tidak terdapat di alam dan bisa memiliki aktivitas terbaru.

Tim Smolke menemukan sebuah cara untuk mengoptimalkan produksi BIA dengan menyelaraskan kadar enzim yang dihasilkan oleh khamir. Mereka menempatkan enzim tertentu dibawah kontrol urutan DNA yang diaktivasi oleh galaktosa; penambahan lebih banyak galaktosa meningkatkan jumlah enzim yang dihasilkan sehingga kadarnya bisa diselaraskan. Mereka selanjutnya menetapkan kadar dari masing-masing enzim pada kadar optimum dengan memasukkan urutan-urutan DNA lain yang akan memicu produksi pada tingkat yang diinginkan.

Smolke berpendapat strategi penyelarasannya bisa digunakan untuk mengoptimalkan peningkatan skala produksi zat-zat kimia lainnya yang dibuat pada khamir. "Ini akan menjadi sebuah alat yang diminati nantinya, karena seringkali untuk membuat proses-proses ini layak secara komersial, anda perlu melakukan optimisasi," kata dia.

David Leak, seorang ahli di bidang teknik metabolik di Imperial College London, Inggris, mengatakan para peneliti ini telah mengadopsi sebuah pendekatan yang tepat untuk memungkinkan gen dan enzim dari sumber-sumber yang berbeda bekerja bersama. "Mendapatkan keseimbangan yang tepat adalah pekerjaan yang cukup sulit," dia menambahkan. "Sekurang-kurangnya Smolke dan timnya mencoba untuk memfungsikan gen dan enzim dari sumber-sumber berbeda secara bersama dengan mencari tahu kadar ekspresi gen/enzim yang dapat mendekati konversi 100 persen."

Disadur dari: http://www.rsc.org/chemistryworld/