La transformación de plantas en biofactorías que suplementan el ejercicio

Es importante comer las verduras; sin embargo, algunas vitaminas y nutrientes esenciales solo pueden encontrarse en animales, incluidos ciertos aminoácidos y péptidos. No obstante, en un estudio de prueba de concepto que se publicó en el Journal of Agricultural and Food Chemistry de la ACS, los investigadores desarrollaron un método para producir creatina, carnosina y taurina (todos nutrientes de origen animal y suplementos deportivos comunes) dentro de una planta. El sistema permite agrupar fácilmente distintos módulos sintéticos para impulsar la producción de estos nutrientes.

Las plantas pueden ser sorprendentemente receptivas cuando se les pide que produzcan compuestos a los que no están acostumbradas. Utilizando una bacteria especializada, los científicos han transferido instrucciones de ADN para todo tipo de aminoácidos, péptidos, proteínas u otras moléculas a las células de diferentes plantas. Mediante esta tecnología, por ejemplo, se ayudó a crear una lechuga con componentes peptídicos que reducía la pérdida ósea. Sin embargo, en el caso de compuestos más complejos, las instrucciones de ADN transferidas pueden alterar el metabolismo natural del huésped lo suficiente como para reducir el rendimiento del producto deseado con el tiempo. Pengxiang Fan y sus colegas querían abordar este problema incorporando instrucciones en forma de módulos sintéticos que no solo codifiquen el producto previsto, sino también las moléculas que se utilizan para diseñarlo. Esperaban aumentar la producción de tres nutrientes deseados: creatina, carnosina y taurina.

El equipo puso a prueba los módulos sintéticos intercambiables en Nicotiana benthamiana, una planta similar al tabaco utilizada como organismo modelo en aplicaciones de biología sintética:

• El módulo de creatina que contiene los dos genes para la síntesis de creatina generó 2,3 microgramos del péptido por cada gramo de material vegetal.
• El péptido carnosina se produjo utilizando un módulo para carnosina y otro para uno de los dos aminoácidos empleados con la finalidad de diseñar el péptido, la β-alanina. Aunque la β-alanina se encuentra de forma natural en la N. benthamiana, es en pequeñas cantidades, por lo que agrupar los módulos multiplicó por 3,8 la producción de carnosina.
• Sorprendentemente, en el caso de la taurina, no hubo éxito con un abordaje de doble módulo para crear el aminoácido. En su lugar, ocurrió una mayor alteración del metabolismo, y se produjo poca taurina mientras la planta intentaba volver a estabilizarse.

En general, este trabajo demuestra un marco eficaz para producir en un sistema vegetal vivo algunos de los nutrientes complejos que comúnmente se encuentran en los animales. Los investigadores afirman que, en futuros estudios, se podría aplicar este método a plantas comestibles (incluidas frutas o verduras, en lugar de solo hojas) u otras plantas que puedan actuar como biofábricas para producir estos nutrientes de manera sostenible.

Los autores agradecen la financiación obtenida por parte de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de la provincia de Zhejiang y del Starry Night Science Fund del Instituto de Estudios Avanzados de la Universidad de Zhejiang.

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