老葉的植物王國

  圖片作者：NotebookLM 在古埃及，鴉片的使用歷史遠比我們想像中悠久 。早在新王國時期，這種從罌粟花蒴果中萃取的強效物質，就已經被紀錄在如《埃伯斯紙草卷》等古老醫學文獻中，成為當時處理疼痛與宗教儀式的重要藥劑 。 有多重要呢？重要到必需帶到墳墓裡！ 看文章

鴉片罌粟。圖片來源： wiki 上次我們提到兩個團隊已經幾乎把合成鴉片所需的酵素放到細菌與酵母菌中（見「 在家合成鴉片可能嗎？ 」 ），最近發表在Sciencexpress的研究論文，更已經突破了這一點！ 先前的研究已經進展到，可以由( R,S )-Norlaudanosoline合成到（ S ）-reticuline；而（ R ）-reticuline到嗎啡也已經完成，就獨獨從（ S ）-reticuline到（ R ）-reticuline沒辦法。 加拿大的研究團隊當初推想認為：由（ S ）-reticuline到（ R ）-reticuline需要三個酵素；不過，也有其他科學家認為只需要兩個酵素。到底是三個還是兩個呢？最近，這個問題被由英國與澳洲組成的研究團隊解答了！原來從（ S ）-reticuline到（ R ）-reticuline所需要的酵素只有「一」個（1）！ 不過，這一個酵素其實同時具備有細胞色素P450（cytochrome P450）與氧化還原酶（oxidoreductase）活性，所以可以說原先推想認為是兩個酵素的科學家，也沒猜錯啦。 為什麼英國與澳洲的研究團隊這麼厲害，可以找到加拿大團隊找不到的基因呢？原來他們手上有一個突變種鴉片罌粟。這個突變種體內的reticuline濃度特別高，因為它無法把（ S ）-reticuline轉為（ R ）-reticuline。 但是，這個突變種過去就已經有了。只是，當時研究它的人並不認為它是少了把（ S ）-reticuline轉為（ R ）-reticuline的能力；因為當時他們使用了干擾RNA的技術製造了突變種，使它產生了codeinone reductase這個基因的缺失。奇妙的是，雖然這個基因位於整條代謝途徑的下游，它的缺失卻使得（ S ）-reticuline累積（2），中間相差了八個步驟。 當時他們認為，這個現象應該是回饋抑制（feedback inhibition）的緣故；不過當時他們也發現，中間的幾個酵素表現量都很正常。有鑑於此，英國與澳洲的研究團隊認為，一定還有其他的酵素有問題。 進一步研究後發現，原來這個突變種還少了另一個基因「 STORR 」，而這個基因是一個同時具備有細胞色素P450與氧化還原酶活性的蛋白質。只要有它在，鴉片合成的最後一哩就...

鴉片（opium）是鴉片罌粟（ Papaver somniferum ）蒴果的分泌物乾燥後的成品。 鴉片罌粟的花。圖片來源： wiki 或粉紅、或白的罌粟花，花瓣落盡後蒴果形成；工人一般在黃昏採收（1），用刀子割破蒴果。蒴果的乳白色汁液在夜晚滲出、凝結，因氧化作用轉為褐色。 鴉片罌粟的蒴果與乳汁。圖片來源： wiki 第二天，工人小心的剝下褐色乾燥的片狀物，曬乾或陰乾後，就是鴉片。 鴉片是混合物，裡面的主要成分是嗎啡（morphine），另外還有可待因（codeine）與蒂巴因（thebaine）。 嗎啡。圖片來源： wiki 嗎啡在十九世紀初（1803-1805年間）由賽特內爾（Friedrich Sertürner）分離出來；在1827年由默克（Merck）將它商品化。嗎啡的出現，加速了醫療上這類的產品的使用。過去只有鴉片可用的時代，因為容易摻混、造假，造成在治療上使用的困難；現在有了純物質，醫生在控制劑量上變得容易許多。等到1853年伍德（Alexander Wood）發明皮下注射嗎啡後，嗎啡的使用量與範圍變得更廣。 從十九世紀到現在，化學合成技術的進步已經使許多天然化合物可以在實驗室中合成；但是，鴉片中的任何成分，嗎啡也好、可待因、蒂巴因也好，還是都要依賴鴉片罌粟為我們生產。合成它們，是那麼的困難嗎？ 其實在1952年，嗎啡的化學合成便已經由Marshall D. Gates, Jr.完成了。要合成嗎啡，總共需要31個步驟，總產量大約只有0.06%。後來在1980年，由Kenner C. Rice以不同的化合物為原料，只用了14個步驟就合成了嗎啡，總產量達到30%（2）。 後來也有許多不同的實驗室想要改進製程。由於不論是Gates、Rice或是其他的研究團隊，都找不到方法由簡單的化合物開始合成，造成在實驗室中合成嗎啡的成本，比種植罌粟後提取要高；因此這些年來，還是無法放棄罌粟的種植。 既然化學合成這條路似乎不大通，有些研究團隊就開始想利用單細胞生物（細菌、酵母菌）了。過去對罌粟的研究發現，植物可以由酪氨酸（tyrosine）先合成多巴胺（dopamine）與4-HPAA，再進一步合成( S )-Norcoclaurine，接著往下合成（ S )-reticuline，然後產生蒂巴因、可待因與嗎啡。 ...