Rapsódia em Vermelho-Vinho

Pigmentos extraídos de beterrabas podem ajudar a aumentar a resistência contra doença e o valor nutritivo de produtos vegetais
A cor no reino vegetal não é apenas um colírio para os olhos. Os pigmentos coloridos atraem insetos polinizadores, protegem as plantas contra doenças e representam benefícios à saúde, e são utilizados nas indústrias de alimentos e medicamentos. Um novo estudo conduzido no Instituto Weizmann de Ciências, publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences, nos EUA, abriu caminho para inúmeras formas potenciais de utilização das betalaínas, os pimentos vermelho-vinho e amarelos altamente nutritivos, conhecidos por suas propriedades antioxidantes e frequentemente utilizados como corantes alimentares.

As betalaínas são produzidas por frutos de cactos, flores como a buganvilia e algumas plantas e frutos comestíveis – sendo o mais comum deles, a beterraba. São relativamente raras na natureza, se comparadas aos dois outros grandes grupos de pigmentos vegetais, e até recentemente, sua síntese nas plantas era pouco compreendida. O Prof. Asaph Aharoni, do Departamento de Plantas e Ciências Ambientais do Instituto Weizmann, e o Dr. Guy Polturak, então estudante de pesquisa, em conjunto com outros membros da equipe, utilizaram duas plantas produtoras de betalaína – a beterraba roxa (Beta vulgaris) e as flores conhecidas como “maravilhas” (Mirabilis jalapa) – em sua análise. Utilizando sequenciamento de RNA de última geração e outras tecnologias avançadas, os pesquisadores identificaram um gene até então desconhecido, envolvido na síntese de betalaína, e revelaram as reações bioquímicas que as plantas utilizam para converter o aminoácido tirosina em betalaína.

Para testar sua descoberta, eles aplicaram técnicas de engenharia genética em levedura para produzir betalaínas. Em seguida, eles encararam o desafio em última instância: reproduzir a síntese da betalaína em plantas comestíveis que geralmente não produzem esse pigmento.

O sucesso do experimento saltou aos olhos em cores vibrantes. Os pesquisadores produziram batatas, tomates e berinjelas com polpa e casca vermelho-vinho. Eles também conseguiram controlar o ponto exato de produção das betalaínas, fazendo com que o pigmento fosse produzido somente na fruta do tomateiro, mas não nas folhas e caules.

Utilizando a mesma abordagem, os cientistas conseguiram fazer com que petúnias brancas gerassem flores lilases, e que plantas de tabaco gerassem flores com tonalidades variando entre amarelo, alaranjado e cor-de- rosa. Eles conseguiram atingir as tonalidades desejadas, fazendo com que os genes se expressassem em diferentes combinações, no decorrer da síntese da betalaína. Essas descobertas podem ser aplicadas à criação plantas ornamentais, com cores que podem ser modificadas ao gosto do cliente.

Os cientistas fizeram com que petúnias brancas produzissem flores lilases

Mas a alteração da cor não foi o único resultado obtido. A atividade antioxidante saudável foi 60% mais alta nos tomateiros produtores de betalaína do que nos não alterados. “Nossas constatações podem ser utilizadas futuramente para fortalecer uma variedade de culturas com betalaínas, para aumentar seu valor nutricional” – disse Aharoni.

Um benefício adicional é que os pesquisadores descobriram que as betalaínas protegem as plantas contra o mofo cinzento (Botrytis cinerea), que causa prejuízos de bilhões de dólares todos os anos a culturas agrícolas. O estudo demonstrou que a resistência ao mofo cinzento aumentou em incríveis 90% nas plantas que passaram pelo processo de engenharia genética para produção de betalaína.

Os cientistas produziram versões de betalaína que não existem na natureza. “Alguns desses novos pigmentos têm o potencial de se tornarem mais estáveis do que as betalaínas produzida naturalmente” – disse Polturak. “O fato pode ser uma importante influência na indústria de alimentos, que utiliza betalaínas extensivamente como corante natural para alimentos, por exemplo, nos iogurtes de morango”.

Além disto, as constatações do estudo poderão ser utilizadas pela indústria farmacêutica. Quando as plantas começas a produzir betalaína, a primeira etapa consiste de converter tirosina em um produto intermediário, um químico conhecido como L-dopa. Trata-se não apenas de um químico já utilizado isoladamente como medicamento, mas também que serve como matéria-prima fundamental na fabricação de outros medicamentos, em especial opiáceos, como a morfina. Plantas e micróbios processados por engenharia genética para converter tirosina em L-dopa podem, portanto, servir como fonte dessa valiosa substância.
A equipe de pesquisa contou com Noam Grossman, o Dr. Yonghui Dong, Margarita Pliner e a Drª Ilana Rogachev, do Departamento de Plantas e Ciências Ambientais do Instituto Weizmann, e com a Drª Maggie Levy, o Dr. David Vela-Corcia e Adi Nudel, da Universidade Hebraica de Jerusalém.

A pesquisa do Prof. Asaph Aharoni tem o apoio do Centro de Metabolômica John and Vera Schwartz, do qual é diretor; da Leona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust; da Fundação Adelis; do Fundo de Pesquisa Científica com Plantas da Família Lerner; do Fundo para Estudos Energéticos Alternativos Monroe and Marjorie Burk; do Fundo para Pesquisa Microbiótica Sheri and David E. Stone; de Dana e Yossie Hollander, Israel; do Fundo A.M.N para Promoção da Ciência, Cultura e Artes de Israel; e da Fundação da Família Tom and Sondra Rykoff. O Prof. Aharoni recebeu o Prêmio André Deloro; e é o titular em exercício da cátedra de Peter J. Cohn.

 

[legenda da imagem] Tomates verdes (acima) e maduros (abaixo). Os tomates comuns (extremo esquerdo) são verdes no início e ficam vermelhos quando amadurecem. Ao contrário, os tomates geneticamente modificados adquirem sombreamentos diferentes de vermelho-vinho, conforme a produção de betalaínas (segundo tomate da esquerda para a direita), pigmentos conhecidos como antocianinas (segundo tomate da direita para a esquerda), e betalaínas em conjunto com antocianinas (extremo direito).

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