Investigadores ajustaram a enzima reguladora HMGR em petúnias e alfaces – que é um regulador metabólico que restringe a produção de aroma e nutrientes. Ao ajustar esse controlo regulatório em vez de desativar o gene completamente, os investigadores permitiram que as plantas direcionassem mais energia para a produção de compostos aromáticos e antioxidantes benéficos à saúde.
O resultado do controlo da enzima foi um crescimento mais vigoroso, fragrância floral mais intensa e maior valor nutricional. No estudo não foi introduzido qualquer DNA às plantas. Uma abordagem não transgênica que oferece uma nova e poderosa estrutura para o desenvolvimento de culturas de maior qualidade e enriquecidas com nutrientes, usando edição genética de precisão.
Na verdade, os cientistas há muito tempo que procuravam entender por que algumas plantas são verdadeiras potências aromáticas, enquanto outras permanecem sutis. Agora, a equipa de investigação da Universidade Hebraica de Jerusalém utilizando a edição genética de precisão desvendou um “gargalo” genético, e pode intensificar o aroma das flores e o perfil nutricional dos vegetais.
O estudo, liderado por Oded Skaliter e Alexander Vainstein, do Instituto de Ciências Vegetais e Genética Agrícola da Universidade Hebraica de Jerusalém, concentrou-se na enzima HMGR. A enzima atua como um guardião biológico para a produção de terpenoides, o maior grupo de compostos naturais em plantas. Os terpenoides são responsáveis por tudo, desde a defesa das plantas, o aroma doce de uma rosa, as cores vibrantes das frutas, até as propriedades medicinais de medicamentos antimaláricos.
Travão Genético
Na natureza, as plantas possuem um sistema intrínseco para evitar a superprodução de certos metabólitos. A enzima HMGR possui um domínio regulatório específico que age como um travão metabólico. Quando a planta percebe que possui terpenoides suficientes, esse domínio desativa a HMGR para interromper a produção de terpenoides e economizar energia.
Os investigadores ao utilizar um sistema CRISPR/Cas9 baseado em vírus, direcionaram essa região regulatória em petúnias e alfaces. Ao editar sutilmente o código genético em vez de eliminar completamente o gene, eles conseguiram desativar o “travão” sem prejudicar a saúde da planta.
“Os resultados estabelecem uma estratégia livre de transgénicos para aumentar a produção de compostos naturais, como compostos voláteis e pigmentos”, afirmou Alexander Vainstein. “Nosso trabalho fornece uma estrutura para o desenvolvimento de culturas resilientes e enriquecidas com nutrientes que podem atender às necessidades agrícolas e do consumidor.”
Os investigadores verificaram que as petúnias possuíam um aroma mais forte, eram mais vigorosas e produziam flores maiores.
Uma das descobertas mais inesperadas foi que a edição da via dos terpenoides também impulsionou um grupo completamente diferente de metabólitos chamados fenilpropanoides. Que são compostos responsáveis pelas notas picantes e florais em muitas fragrâncias, como o cheiro de amêndoas ou cravos-da-índia.
“Descobrimos que as mutações induzidas aliviaram a regulação por feedback negativo da enzima”, explicou Oded Skaliter. “Isso revela uma complexa camada de interação entre as vias metabólicas, mostrando como podemos usar o melhoramento genético de precisão para aprimorar as qualidades sensoriais das plantas”.
Ao analisarem a composição química interna da planta, os investigadores descobriram que a edição genética causou uma “mudança de carbono”. Como a via dos terpenoides estava funcionar de forma mais eficiente, a planta começou a produzir mais carbono bruto, que fluiu para outras vias relacionadas ao aroma e à saúde.
Os investigadores aplicaram a mesma lógica à alface, uma hortaliça conhecida por sua crocância, mas frequentemente criticada pela baixa densidade nutricional. A alface editada apresentou níveis aumentados de sesquiterpenos e apocarotenoides, que contribuem para o sabor e a atividade antioxidante.
A estratégia “livre de transgénicos” é particularmente importante para o futuro da agricultura. Como as plantas finais não contêm ADN estranho, elas oferecem uma alternativa precisa para a engenharia metabólica, que pode obter melhor aceitação do consumidor do que os transgénicos tradicionais.
