Kwas kannabigerolowy (CBGA): punkt wyjścia biosyntezy

Od czego zaczyna się w roślinie pierwszy kannabinoid?

Pytanie wygląda prosto, a odpowiedź trzeba było wyjąć z probówki. W połowie lat dziewięćdziesiątych chemia kannabinoidów była już dobrze udokumentowana. Nazwy, wzory sumaryczne, formy kwasowe i neutralne stały w piśmiennictwie i dawały się porównywać. Otwarte pozostawało jedno miejsce, to najwcześniejsze: reakcja, po której w tkance roślinnej pojawia się szkielet kannabinoidowy.

W 1998 roku wynik podali Fellermeier i Zenk [1]. Oznaczenie dotyczyło enzymu z konopi, który przenosi grupę prenylową na kwas oliwetolowy. Produktem tej reakcji jest kwas kannabigerolowy, zapisywany skrótem CBGA. W tytule tej publikacji CBGA figuruje jako prekursor tetrahydrokannabinolu [1]. Reakcja swoista, powtarzalna w warunkach oznaczenia.

Dalej trasa się rozdziela. Z CBGA w żywej roślinie odchodzą trzy linie kwasowe, a o tym, która z nich dostaje więcej materiału, przesądza zestaw syntaz noszonych przez daną odmianę [1]. Jeden punkt wyjścia i trzy wyjścia dalej.

Kolejność ma tu znaczenie porządkujące. CBGA nie stoi w wykazie jako kolejna pozycja obok pozostałych nazw. Stoi przed nimi, bo tak zapisano biosyntezę. Formy neutralne tych samych cząsteczek, te znane z etykiet i z raportów partii, mają w katalogu z 2005 roku osobne wpisy [2].

Praca z 1998 roku ustaliła pochodzenie CBGA. To osobna informacja od pytania o ilość w konkretnej uprawie oraz od pytania o to, co z tej cząsteczki zostaje w gotowym wyciągu. Te wątki prowadzi się w piśmiennictwie w oddzielnych rubrykach. Najkrótsze zestawienie tego, co stoi w dwóch cytowanych pracach:

• połowa lat dziewięćdziesiątych: chemia kannabinoidów opisana już w stopniu, który pozwalał postawić pytanie o enzymy
• 1998: Fellermeier i Zenk zgłaszają odpowiedź na to pytanie [1]
• substrat to kwas oliwetolowy, produktem jest CBGA, a reakcja jest swoista i powtarzalna [1]
• rozejście dalsze: trzy linie kwasowe, wybór po stronie syntaz obecnych w odmianie [1]
• 2005: przegląd ElSohly'ego i Slade'a zapisuje konopie jako złożoną mieszaninę naturalnych kannabinoidów [2]
• ten sam katalog: dziesiątki pojedynczych kannabinoidów oraz setki innych składników roślinnych [2]
• poza żywą rośliną: teczka samego CBGA jest znacznie cieńsza

Kwas oliwetolowy, enzym przenoszący, jeden produkt

Rok 1998 i oznaczenie enzymatyczne

Zakres tej pracy jest wąski i właśnie dlatego daje się zapisać w kilku zdaniach. Fellermeier i Zenk wskazali enzym z konopi oraz cząsteczkę, na którą ten enzym przenosi grupę prenylową [1]. Cząsteczką wyjściową jest kwas oliwetolowy. Wynikiem jest CBGA.

Zapis mówi o reakcji swoistej. Znaczy to, że przy tych samych warunkach oznaczenia powstaje ten sam produkt, a nie przypadkowa mieszanina. Taki wynik można powtórzyć w innym laboratorium i porównać, i to właśnie odróżnia go od ogólnego opisu przemian w roślinie.

Druga informacja z 1998 roku dotyczy tego, co następuje potem. Z CBGA prowadzą trzy oddzielne linie kwasowe, a każdą z nich prowadzi inna syntaza [1]. To jedyny moment, w którym nazwa CBGA rozgałęzia się na trzy dalsze nazwy.

Tyle stoi w tej publikacji. Nie ma w niej rubryki z zawartością procentową w polu uprawnym ani z ilością w butelce, bo oznaczenie postawiono w innym celu.

Co znaczy słowo prekursor, a czego nie znaczy

Prekursor to zapis kolejności. Cząsteczka stoi wcześniej w szeregu przemian, a ta stojąca dalej powstaje z niej. Tytuł pracy z 1998 roku wskazuje CBGA jako prekursor tetrahydrokannabinolu i tym samym ustawia obie nazwy w takim porządku [1].

Słowo to nie mówi nic o ilości. Nie mówi też, że każda cząsteczka CBGA przejdzie akurat w jedną, wybraną formę. Roślina nosi zestaw syntaz i ten zestaw rozdziela materiał między trzy linie [1]. Odmiana rozstrzyga proporcje, nie sama nazwa prekursora.

Stąd wynika jeszcze jedno rozróżnienie, które w rozmowach o uprawie bywa mieszane. Konopie legalne w Unii Europejskiej hoduje się i selekcjonuje tak, aby mieściły się w granicach THC obowiązujących dla uprawy. Ten zakres wynika z genetyki wybranej odmiany, a nie z korekty wprowadzanej po zbiorze.

Rozgałęzienie zapisane w enzymach odmiany

1. Punkt wyjścia to kwas oliwetolowy. W oznaczeniu z 1998 roku posłużył jako substrat, czyli cząsteczka, którą enzym przyjmuje i przebudowuje [1].
2. Reakcja polega na przeniesieniu grupy prenylowej na ten substrat. Enzym pochodzi z konopi, a zapis z 1998 roku opisuje przebieg jako swoisty i powtarzalny [1].
3. Produktem jest kwas kannabigerolowy. Skrót CBGA odnosi się do formy kwasowej i nie jest tym samym zapisem co CBG, czyli kannabigerol znany z opisów wyciągów.
4. Od CBGA odchodzą trzy linie kwasowe. Każdą prowadzi inna syntaza, więc rozejście nie jest przypadkowe, ale zależy od tego, jakie enzymy roślina nosi [1].
5. Produktami tych trzech linii są kwasowe formy tetrahydrokannabinolu, kannabidiolu oraz kannabichromenu. To one, nie CBGA, stanowią potem najliczniejsze wpisy w oznaczeniach materiału roślinnego.
6. Proporcje między liniami przesądza zestaw syntaz danej odmiany [1]. Ta sama cząsteczka wyjściowa daje więc różne wyniki w dwóch różnych uprawach.
7. Po stronie prawnej ta zależność ma prostą konsekwencję. Odmiany dopuszczone w Unii Europejskiej wybiera się i krzyżuje tak, aby zawartość THC w uprawie pozostawała w wyznaczonym zakresie.
8. Nie każda cząsteczka CBGA zostaje przekształcona. Reszta pozostaje w tkance i właśnie ona jest przedmiotem pytań o samą cząsteczkę, a nie o jej pochodne.
9. W typowych warunkach ekstrakcji oraz przechowywania CBGA przechodzi w CBG. To główny powód, dla którego jej izolacja bywa trudna.
10. Do tego dochodzi obecność przelotna oraz zmienna ilość. Materiału do oznaczeń jest po prostu mało, a to widać w objętości piśmiennictwa dotyczącego wyizolowanego związku.

Przegląd z 2005 roku i typy wpisów w katalogu

Drugi punkt odniesienia jest szerszy. ElSohly i Slade zapisali w 2005 roku konopie jako złożoną mieszaninę naturalnych kannabinoidów i zestawili katalog składników [2]. W katalogu tym stoją dziesiątki pojedynczych kannabinoidów oraz setki pozostałych składników roślinnych [2].

Liczby robią porządek w rozmowie. Jedna nazwa na etykiecie nie streszcza rośliny, bo w piśmiennictwie ta sama tkanka rozpisana jest na setki pozycji. CBGA zajmuje w takim zestawieniu miejsce szczególne tylko z jednego powodu: kolejności. Reszta wpisów pochodzi z dalszych odcinków tej samej ścieżki albo spoza niej.

Hasło terpeny bywa wpisywane obok nazw kannabinoidów. To pytanie o inną część tego samego katalogu, czyli o te setki pozostałych składników, które przegląd z 2005 roku wymienia osobno od kannabinoidów [2].

Ta sama cząsteczka w dwóch zapisach

Warto zobaczyć, z czego składa się taki katalog, bo część pozycji to nie osobne substancje w potocznym sensie. Przegląd z 2005 roku wyróżnia formy kwasowe oraz neutralne tej samej cząsteczki, warianty różniące się długością łańcucha bocznego, a także produkty rozpadu powstające przy starzeniu materiału [2].

Para CBGA i CBG mieści się w pierwszej z tych grup. Jedna nazwa opisuje formę kwasową powstałą w roślinie, druga tę, która pojawia się z niej w typowych warunkach ekstrakcji oraz przechowywania. Dlatego wyniki oznaczeń świeżego materiału roślinnego i gotowego wyciągu czyta się jako dwa oddzielne zapisy, a nie jako jeden ciąg liczb.

Poza rośliną teczka CBGA jest cieńsza

Trzy przeszkody przy oznaczaniu

Pierwsza to obecność przelotna. CBGA jest w roślinie ogniwem pośrednim, więc bywa uchwytna krótko. Druga to zmienna ilość, zależna od tego, jak zestaw syntaz odmiany rozdziela materiał między trzy linie kwasowe [1]. Trzecia to przejście w CBG w typowych warunkach ekstrakcji oraz przechowywania.

Razem dają jeden praktyczny wniosek: izolacja tej cząsteczki jest trudna. Stąd nierówność w piśmiennictwie. Pochodzenie CBGA zostało ustalone w pracy z 1998 roku i ten punkt jest zamknięty [1]. Rubryki dotyczące wyizolowanego związku pozostają znacznie skromniejsze niż w przypadku nazw z dalszych odcinków ścieżki.

Tak wygląda dzisiejszy stan zapisu. Ani szerzej, ani wężej.

Zasada, którą stosujemy przy każdym kannabinoidzie

Cibdol pracuje z kannabinoidami od 2014 roku, a przy CBGA obowiązuje ta sama reguła co przy wszystkich pozostałych nazwach: pokazujemy stan zapisu, nazywamy źródło, a luki zostawiamy widoczne. Jeśli czegoś nie zmierzono, w tekście nie pojawia się liczba.

Zapytania, które sąsiadują z tym tematem, dotyczą zwykle czegoś innego niż biosynteza. Kapsułki CBD, olej konopny w kapsułkach czy ekstrakcja CO2 to pytania o format oraz o sposób wytworzenia, nie o pozycję cząsteczki w ścieżce roślinnej. Jedno z drugim łączy się dopiero w dokumentach.

Liczby dla konkretnej butelki albo opakowania stoją w raporcie danej partii, razem z oznaczeniem zawartości poszczególnych kannabinoidów. To jedyne miejsce, w którym nazwa ze wykazu chemicznego spotyka się z zawartością sztuki stojącej na blacie.