O potencial terapêutico do ácido noradrenérgico (NA) abrange doenças como Alzheimer, esclerose múltipla e a doença genética rara adrenoleucodistrofia (ALD), mas o corpo humano não consegue produzi o ácido após o nascimento. As fontes animais tradicionais do ácido estão a diminuir e as alternativas vegetais enfrentam sérios obstáculos: longas fases juvenis, propagação difícil, baixos rendimentos e subprodutos indesejáveis.
Entre as poucas plantas produtoras de ácido noradrenérgico introduzidas na horticultura, nenhuma foi verdadeiramente domesticada para a agricultura, o que coloca sérios desafios. Neste caso há uma necessidade urgente de dissecar os mecanismos moleculares que permitem que certas espécies selvagens que concentram ácido noradrenérgico naturalmente, para que os melhoristas de plantas possam acelerar a domesticação e desbloquear um fornecimento sustentável, baseado em plantas, para o crescente mercado terapêutico.
Uma equipe de investigadores do Jardim Botânico Tropical de Xishuangbanna (XTBG) e do Instituto de Botânica de Kunming, ambos parte da Academia Chinesa de Ciências, juntamente com outros colaboradores, montou os primeiros genomas em nível cromossómico de duas espécies de Macaranga.
O estudo já publicado na revista “Horticulture Research” revela por que a Macaranga acumula mais de 30% de ácido nervónico no óleo de semente, ou seja, quase cinco vezes mais do que a Macaranga denticulata com apenas 6,5%, apesar de ter conteúdo total de óleo semelhante.
Os investigadores descobriram que a Macaranga atinge altos rendimentos de ácido nervónico por meio de uma estratégia genómica simplificada. Enquanto a Macaranga denticulata carrega múltiplas cópias redundantes de genes que distribuem o fluxo metabólico por diversos lipídios, a Macaranga usa menos genes, porém com expressão muito mais elevada, em duas vias críticas: alongamento de ácidos gordos e síntese de triacilgliceróis (TAG). Especificamente, a enzima limitante da taxa KCS (3-cetoacil-CoA sintase) e os genes de montagem de TAG PDAT (fosfolipídio: diacilglicerol aciltransferase) e DGAT (diacilglicerol O-aciltransferase) são fortemente coregulados num único módulo de expressão diretamente ligado ao acumular de ácido noradrenérgico.
Em contraste, a Macaranga denticulata distribui a sua biossíntese de ácido noradrenérgico por cinco módulos fracamente conectados, diluindo a produção. Os investigadores também identificaram baixas temperaturas, ácido abscísico (ABA) e deficiência de fosfato como os principais gatilhos ambientais que impulsionam a produção de ácido noradrenérgico especificamente na Macaranga.
“Ficamos surpresos ao descobrir que mais genes não significam necessariamente mais óleo”, disse Bo Tian, do Jardim Botânico Tropical de Xishuangbanna, um dos autores correspondentes do estudo. “A Macaranga essencialmente eliminou a complexidade — manteve a maquinaria essencial e aumentou a expressão apenas dos genes certos, enquanto sua prima espalhou o esforço por muitas vias metabólicas.”
Os autores descrevem que este modelo genético claro, combinado com sinais ambientais definidos, como frio moderado e limitação de fosfato, oferece aos melhoristas ferramentas diretas para manipulação.
“Não estamos apenas a descrever uma curiosidade natural, estamos a entregar ao setor um conjunto de ferramentas práticas para a domesticação”, afirmaram os cientistas. Além da ciência básica, o trabalho tem valor prático imediato. À medida que o aquecimento climático desloca a distribuição da Macaranga para o norte, a espécie pode estar a passar por um processo de domesticação semelhante ao da mamona, que evoluiu de planta lenhosa perene para formas herbáceas mais semelhantes a culturas agrícolas.
O estudo fornece uma base genómica para o melhoramento genético direcionado, oferecendo uma alternativa sustentável e baseada em plantas para os recursos naturais de origem animal, que estão a diminuir. Além disso, considerando que um quarto das espécies de Macaranga enfrenta alto risco de extinção, transformar estas plantas em culturas valiosas poderá incentivar diretamente a sua conservação.
Os cientistas acreditam que as suas descobertas transformam uma árvore tropical selvagem numa candidata promissora para a futura agricultura de oleaginosas.
