Cientistas recriaram enzimas extintas da cannabis e rastrearam a origem da planta.

A cannabis é uma planta surpreendentemente versátil, capaz de “esconder” uma verdadeira farmacopeia nas flores e nas folhas. Muitos dos seus compostos surgiram ao longo de milhões de anos como defesa contra pragas e agentes patogénicos; ainda assim, nas últimas centenas e milhares de anos, os seres humanos acabaram por descobrir usos adicionais para essas moléculas.

Cultivada desde a pré-história, a cannabis já serviu - e ainda serve - para alimentação, produção de fibras e tecidos, aplicações medicinais e também para o lazer. Atualmente, sabe-se que a planta consegue sintetizar centenas de substâncias, incluindo diferentes canabinoides, terpenos, flavonoides e outros fitoquímicos, alguns com propriedades medicinais específicas e outros com efeitos psicoativos.

Evolução da cannabis: as origens de THC, CBD e CBC

Um novo estudo investigou o passado profundo da cannabis para compreender de onde vieram, do ponto de vista evolutivo, alguns dos seus compostos bioativos mais conhecidos: o tetrahidrocanabinol (THC), o canabidiol (CBD) e o canabicromeno (CBC).

Para isso, investigadores da Wageningen University & Research, nos Países Baixos, recorreram a uma abordagem chamada reconstrução de sequência ancestral (ASR). Com essa técnica, a equipa conseguiu inferir como eram enzimas antigas - hoje extintas - que, num ancestral da cannabis, participavam na produção desses compostos. Além de reconstruí-las “no papel”, os cientistas também “ressuscitaram” essas enzimas ancestrais em laboratório para testar, na prática, como funcionavam.

Oxidociclases de canabinoides e o papel do CBGA

O estudo centrou-se em enzimas específicas conhecidas como oxidociclases de canabinoides. Elas têm uma função decisiva: converter o ácido canabigerólico (CBGA) em outros canabinoides com diferentes efeitos bioativos. Por isso, exercem grande influência sobre o potencial terapêutico da cannabis.

Apesar da importância evidente das oxidociclases de canabinoides, essas enzimas ainda não são bem compreendidas. Como havia pouca clareza tanto sobre a história evolutiva quanto sobre os mecanismos de ação, os autores decidiram “voltar no tempo” e reconstruir os antepassados extintos dessas proteínas.

O que mudou ao longo de milhões de anos

Nas plantas de cannabis atuais, a produção de THC, CBD e CBC depende de três enzimas distintas, cada uma especializada em fabricar apenas um desses canabinoides. Segundo os autores, porém, esse grau de especialização pode não ter existido da mesma forma há milhões de anos.

Ao “ressuscitar e caracterizar três oxidociclases de canabinoides ancestrais”, os investigadores testaram experimentalmente a hipótese de que a metabolização do CBGA teria surgido num ancestral relativamente recente da cannabis.

A reconstrução de sequência ancestral (ASR) permite que cientistas recriem um gene ancestral a partir de um alinhamento múltiplo de sequências, usando como referência sequências de ADN de organismos atuais. Isso abre caminho para reconstruir e produzir proteínas antigas em laboratório.

Com esse método, a equipa reconstituiu enzimas de cannabis tal como eram milhões de anos atrás - antes do aparecimento da cannabis moderna (e também muito antes do surgimento dos humanos modernos).

Os resultados indicam que o ancestral comum das oxidociclases de canabinoides modernas aparentemente era capaz de produzir vários tipos de canabinoides ao mesmo tempo. A especialização em apenas um composto teria surgido mais tarde, depois de duplicações génicas ocorridas ao longo da evolução da cannabis.

Em outras palavras, as primeiras oxidociclases de canabinoides parecem ter sido enzimas “promíscuas” (no sentido bioquímico): geravam precursores de múltiplos canabinoides, em vez de se dedicarem a um único produto como acontece com as versões modernas.

Além disso, os investigadores escrevem que os dados também confirmam que a atividade de oxidociclase de canabinoides foi adquirida de forma independente tanto na família da cannabis quanto em plantas produtoras de canabinoides que são parentes distantes, como os rododendros.

Por que enzimas ancestrais podem ser úteis hoje

Embora as conclusões sejam valiosas para ampliar a compreensão da evolução, o estudo também aponta aplicações práticas.

“Essas enzimas ancestrais são mais robustas e flexíveis do que as suas descendentes”, explica o cientista de biossistemática Robin van Velzen, “o que as torna pontos de partida muito atraentes para novas aplicações em biotecnologia e investigação farmacêutica”.

Comparadas às enzimas atuais, as versões ancestrais reconstruídas foram mais fáceis de produzir em microrganismos, como células de levedura, segundo a equipa. Esse detalhe é especialmente relevante num momento em que cresce o interesse por métodos biotecnológicos, em vez de estritamente botânicos, para produzir canabinoides.

“O que antes parecia evolutivamente ‘inacabado’ revela-se altamente útil”, afirma van Velzen.

CBC em destaque: potencial para novas variedades medicinais de cannabis

Um exemplo concreto é o CBC, um canabinoide ao qual se atribuem propriedades anti-inflamatórias e analgésicas - mas que, em geral, não é produzido em grandes quantidades pelas plantas de cannabis modernas.

No entanto, uma das enzimas ancestrais reconstruídas neste estudo representa um “intermediário evolutivo” que se destaca pela eficiência na produção de CBC.

“Até ao momento, não existe uma planta de cannabis com teor naturalmente alto de CBC”, diz van Velzen. “Portanto, introduzir essa enzima numa planta de cannabis poderia levar a variedades medicinais inovadoras.”

Implicações além do laboratório

Se por um lado a produção de canabinoides via leveduras e outras plataformas pode reduzir a dependência do cultivo e permitir maior padronização, por outro lado isso também reforça a necessidade de avaliação rigorosa de segurança, qualidade e dosagens - especialmente quando o objetivo é uso farmacêutico. Enzimas mais “flexíveis”, por exemplo, podem gerar perfis de produtos mais variados, o que aumenta a importância do controlo analítico para garantir consistência.

Também vale notar que o caminho entre uma descoberta enzimática e uma variedade medicinal comercial passa por etapas práticas: testes de eficácia, estudos toxicológicos, validação de estabilidade, além de enquadramentos regulatórios. Ou seja, a biotecnologia pode acelerar o acesso a moléculas raras, mas não elimina a necessidade de evidência clínica robusta.

O estudo foi publicado na Plant Biotechnology Journal.