I GENI CHE DETERMINANO IL CONTENUTO
DI CANNABINOIDI IN CANAPA
Chiara Onofri, Daniela Pacifico, Andrea Carboni,
Giuseppe Mandolino
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La canapa (Cannabis sativa L.) è una pianta a ciclo annuale della famiglia delle
Cannabacee. Generalmente è una specie dioica, presentando infiorescenze maschili
e femminili su piante diverse.
Questa coltura, un tempo diffusissima nell’Italia nel Nord, mantiene tuttavia un forte
interesse come pianta innovativa sia per la qualità e composizione della fibra, sia per
gli usi alternativi a quello tessile, fra i quali di particolare interesse l’impiego
farmaceutico dei cannabinoidi, i composti di cui le infiorescenze di canapa sono
ricche.
Tutti i cannabinoidi, composti tipici di questa pianta, sono infatti prodotti nei
tricomi ghiandolari -localizzati prevalentemente sulle infiorescenze- a partire da
un precursore comune, l’acido cannabigerolico che grazie a specifici enzimi (THCSintasi e CBD-Sintasi) viene trasformato nei due prodotti principali:
Tetraidrocannabinolo (THC), ad elevata attività psicotropa (marihuana,
hashish)
Cannabidiolo (CBD), privo di attività psicotropa (piante da fibra)
Lo studio dei determinanti genetici che portano una pianta a produrre i diversi
specifici cannabinoidi è di notevole interesse sia per l’ottenimento di piante ‘legali’
(THC < 0,2%) per le colture da fibra, che di piante con elevato contenutoin diversi,
specifici cannabinoidi, ognuno dei quali mostra specifiche proprietà farmacologiche.
Si è reso pertanto necessario lo studio dell’aspetto genetico della biosintesi dei
cannabinoidi.
DIVERSITÀ DEI CHEMOTIPI….
I chemotipi sono genotipi di Cannabis contenenti diverse
quantità di THC e CBD o di altri cannabinoidi, ed utilizzabili
oggi per le diverse applicazioni (tessile, farmaceutica, ecc.).
I chemotipi di una piante si individuano mediante analisi al
gas-cromatografo
Chemotipo I:
droga
THC > 0.3% p.s.
CBD < 0.5% p.s.
Chemotipo II:
intermedio
THC ≥ 0.3% p.s.
CBD > 0.5% p.s.
ALLELE BT
CBGA
contenuto totale
< 0.2 % p.s.
MARCATORI MOLECOLARI PER SELEZIONE
PRECOCE E APPLICAZIONI FORENSI
Sono stati identificati frammenti di DNA
(marcatori)
caratteristici
di
un
determinato chemotipo di canapa, in
grado di distinguere anche prima della
fioritura tra le varianti ad alto THC (T) o CBD (C), sia
omozigoti che eterozigoti (H). Fra i possibili impieghi
pratici vi è l’utilizzo nella selezione precoce assistita da
DNA per produrre varietà da ‘fibra’ a basso contenuto di
THC e l’impiego in ambito forense come metodica per
identificare rapidamente dal punto di vista genetico le
varietà da ‘droga’
T
C
H
T
C
H
PROGETTO AGRONANOTECH
T
C
H
T
C
H
Tricomi in pianta
‘da droga’
Tricomi in pianta
‘da fibra’
La via biosintetica dei Cannabinoidi
ACIDO
CANNABIGEROLICO
(CBGA)
CBC Sintasi
Attiva solo nello stadio giovanile
CBD Sintasi
THC Sintasi
ACIDO
CANNABICROMENICO
(CBCA)
ACIDO
ACIDO
TETRAIDROCANNABINOICO CANNABIDIOLICO
(THCA)
(CBDA)
LA
Sulla base dell’analisi genetica e’ stato accertato che il
chemotipo dipende da un unico gene, B, con diverse
varianti (alleli) BT e BD codificanti rispettivamente per gli
enzimi THC-sintasi e CBD-sintasi
PROTEINA/ENZIMA
THC SINTASI
CANNABINOIDE
ACCUMULATO
THC
CBD
ALLELE BD
CBD SINTASI
ALLELE B0
Enzima non funzionale CBG
Chemotipo IV: CBG > 0.3% p.s.
CBG
CBD < 0.5% p.s.
Chemotipo V:
Zero
Infiorescenza
femminile
… E DIVERSITÀ GENICA PER
BIOSINTESI DEI CANNABINOIDI
GENE
Chemotipo III: THC < 0.3% p.s.
Fibra
CBD > 0.5% p.s.
Infiorescenza
maschile
ANALISI DELLA SEQUENZA DEL GENE B
Sono state identificate mutazioni codificanti per 8 varianti
della THC-sintasi e 9 della CBD-sintasi. Alcune di tali
varianti possono avere degli effetti sulla struttura
tridimensionale dell’enzima che codificano, determinando
una diminuzione o un aumento dell’attività enzimatica e
cambiamenti nel chemotipo finale della pianta.
Sequenza del gene della THC sintasi
Pianta da ‘droga’
ad elevato
contenuto di THC
Pianta mutante
priva di THC
Struttura tridimensionale
dell’enzima THC-sintasi
