Uso de plantas como biofábricas para a produção de nutrientes derivados de animais

Pesquisas recentes publicado no Journal of Agricultural and Food Chemistry O estudo da Universidade de São Paulo (USP) explorou o potencial das plantas como biofábricas para a produção de nutrientes derivados de animais, tradicionalmente encontrados em suplementos para exercícios físicos. O estudo se concentra na síntese de creatina, carnosina e taurina em sistemas vegetais, fornecendo uma nova abordagem para fortificar dietas à base de plantas.

Certas vitaminas e nutrientes essenciais, especialmente aminoácidos e peptídeos específicos, são predominantemente obtidos de animais. No entanto, os cientistas desenvolveram um método que permite que as plantas produzam esses compostos por meio da integração de módulos genéticos sintéticos em suas células. Essa técnica inovadora permite o empilhamento desses módulos para aumentar o rendimento dos nutrientes.

Historicamente, as plantas têm demonstrado um grau de adaptabilidade na produção de compostos estranhos por meio da modificação genética. Esforços anteriores demonstraram sucesso na engenharia de plantas, como Nicotiana benthamianaA planta é um dos principais produtos da indústria farmacêutica, para produzir vários peptídeos que beneficiam a saúde humana. No entanto, surgem desafios quando se tenta sintetizar compostos mais complexos, pois as modificações genéticas podem interromper inadvertidamente o metabolismo da planta hospedeira, levando à redução do rendimento dos produtos pretendidos.

Para resolver esse problema, a equipe de pesquisa, liderada por Pengxiang Fan, implementou uma estratégia que envolve módulos sintéticos que codificam não apenas o produto desejado, mas também os blocos de construção necessários para sua produção. Essa abordagem modular foi testada em Nicotiana benthamiana para avaliar a eficácia da produção de nutrientes.

Os resultados foram promissores para a síntese de creatina, produzindo 2,3 microgramas do composto por grama de material vegetal quando o módulo específico de creatina foi aplicado. O estudo também constatou que, ao combinar um módulo para a síntese de carnosina com um módulo adicional para β-alanina - um precursor encontrado naturalmente em pequenas quantidades na planta - a produção aumentou em 3,8 vezes.

Por outro lado, as tentativas de produzir taurina por meio de uma estratégia de módulo duplo não foram bem-sucedidas, pois ocorreram interrupções metabólicas significativas, levando a uma produção mínima de taurina. Isso destaca a complexidade da engenharia metabólica em plantas e sugere que são necessários mais refinamentos para a produção bem-sucedida de taurina.

As descobertas deste estudo indicam uma estrutura viável para sintetizar nutrientes complexos em plantas, abrindo caminho para pesquisas futuras que visem ao uso de plantas comestíveis, inclusive frutas e vegetais, como fontes sustentáveis desses importantes suplementos dietéticos. O desenvolvimento contínuo dessa tecnologia pode ter implicações significativas para melhorar o conteúdo nutricional em dietas à base de plantas e atender às necessidades dos consumidores que buscam alternativas aos suplementos tradicionais derivados de animais.