这种俗称可卡因的药物几千年来一直被人类用作兴奋剂和麻醉剂，是由古柯植物物种精心调制而成的。赤木属） 超过数千万年在军备竞赛中对抗饥饿的昆虫。
了解植物如何完成这一化学工程壮举对于制药行业来说将是一个巨大的胜利，同时帮助生物学家更好地了解植物王国中类似农药的进化。
然而，这种化学物质的生产过程极其复杂，一直是大自然最保守的秘密之一，科学家们花了一个世纪的大部分时间来解开这个秘密。
现在，中国昆明植物研究所的研究人员终于揭示了生物合成过程的最后一个主要步骤。
他们不仅或多或少地绘制了可卡因生产的生化途径，而且研究人员还在不起眼的烟草植物内重建了整个链条。
强迫烟草生产可卡因的过程不太可能改善现有的生产方法，也不会为生产兴奋剂的新方法带来任何重大进展。
但涉及细菌或酵母的类似方法有一天可能会彻底改变我们设计和工业化药物的方式。
可卡因是一类有机分子的成员，称为托烷生物碱。整个植物家族进化出了制造这些化学物质来阻止食草动物的方法，反过来，我们人类也利用了它们对我们自身生物学的附带影响。
天仙子胺例如，是一种托烷生物碱。由致命的茄属植物制成（颠茄），一个多世纪以来，我们一直在药用天仙子胺来扩张我们的瞳孔，在手术过程中麻痹我们的唾液腺，并治疗我们扑动的心脏。
可卡因吸毒史从自古以来咀嚼古柯叶来补充能量，到在现代手术中将其用作局部麻醉剂，再到以非法娱乐药物的形式产生的精神作用。
从化学角度来说，可卡因与天仙胺有很多共同点，最近发现两者都源自同一个前体——一种名为 4-(1-甲基-2-吡咯烷基)-3-氧代丁酸（简称 MPOA）的分子。
这两个分子之间的结构差异是微妙但至关重要的，尽管只是如何赤木属迄今为止，如何减缓从 MPOA 到可卡因的关键转变仍然是一个谜。
幸运的是，分子结构上的微小差异足以让研究人员将他们的搜索限制在一组特定的蛋白质上，从而发现了一对被称为 EnCYP81AN15 和 EnMT4 的酶。
每个分子折纸不仅填补了可卡因如何从复杂的化学生产线中产生的关键步骤，而且加强了两种具有药理学意义的植物化合物之间的关系。
尽管研究人员相信生物化学领域熟知的酶可以轻松完成这项工作，但地图上仍然存在一些小漏洞。
为了证明这一点，他们将六个可卡因生产基因插入烟草植物中，本塞姆氏烟草，让基因杂交体使用自己版本的可疑酶来填补空白。
果然，工程烟草植物产生了可卡因，这粗略地证明了该团队掌握了可卡因的制造方法。
抛开它可能如何影响非法制造的问题（如果有的话），这些知识可能会对制药行业产生深远的影响，使研究人员能够调整配方，并有可能以更高的效率发现新的生物活性化合物。
可卡因衍生物，例如盐酸可卡因，已被 FDA 批准用作局部麻醉剂作为最近2020年，证明这种古老的兴奋剂远非历史遗迹。
这项研究发表于 美国化学会杂志。
