BIOTRIN je nezisková organizace vytvořená vědeckými
pracovníky pro šíření informací o moderních biotechnologiích.
Je tu pro vaši informaci a jako fórum vašich názorů.

Dočkáme se pikantních rajčat na našich stolech?

V posledních Novinkách v oblasti NBT jsme vás informovali o výzkumu brazilských vědců, kteří chtějí pomocí moderních biotechnologických metod zvýšit obsah kapsaicinu v rajčatech, a tím docílit jejich přirozené pikantní chuti. Jelikož se jedná o inovativní výzkum zajímavý zejména pro milovníky ostrého kečupu a pálivých jídel obecně, přinášíme o něm podrobnější informace.

Kapsaicinoidy jsou rostlinné alkaloidy, jejichž nejznámějšími zástupci jsou sloučeniny kapsaicin a dihydrokapsaicin. Jsou produkované sekundárním metabolismem zástupců rodu paprika (Capsicum), který zahrnuje celkem přes 30 druhů, z nichž pouze pět (C. annuum, C. chinense, C. frutescens, C. baccatum a C. pubescens) je domestikovaných. V nejvyšší míře jsou kapsaicinoidy produkovány chilli papričkami, u nichž zodpovídají za jejich pálivou chuť.

Pozitivní účinky kapsaicinoidů na lidské zdraví, jako je podpora krevní cirkulace, zrychlení metabolismu nebo podpora zažívání prostřednictvím stimulace žaludeční sekrece, byly prokázány v mnoha studiích. Z toho důvodu se výzkumní pracovníci z Universidade Federal de Viçosa v Brazílii, Universidade de São Paulo v Brazílii a National University of Ireland Galway v Irsku zabývali otázkou, jak zvýšit jejich produkci a následné potravinářské využití. Zaměřili se na zvýšení obsahu kapsaicinoidů v rajčatech, která jsou po celém světě konzumována ve velké míře a jsou zastoupena v mnoha produktech běžně dostupných v obchodech. Jejich výzkum byl v únoru publikován v časopisu Trends in Plant Science.

Hlavním cílem studie bylo zhodnocení metod použitelných pro snadnou produkci kapsaicinoidů ve velké míře. Základní myšlenka, s níž vědci pracovali, stojí na aktivaci biosyntetické dráhy kapsaicionidů, zahrnující složitou řadu reakcí, v jiných rostlinných druzích. Stavebním kamenem celé této myšlenky jsou výsledky nedávno dokončené sekvenace celého genomu zástupců rodu Capsicum, díky níž bylo zjištěno, že neaktivní geny pro biosyntézu kapsaicinoidů jsou přítomny právě i v genomu rajčete. Výsledek není až tak překvapivý, jelikož papriky i rajčata patří do stejné čeledi (lilkovité, Solancaceae).

Autoři uvádějí, že pro aktivaci genů zodpovědných za biosyntézu mohou být využity dvě techniky editace genomu.

První z nich jsou transkripci aktivující efektory (TALEs), tedy skupina proteinů vylučovaných patogenními bakteriemi rodu Xanthomonas během infikování rostlinného hostitele. Proteiny TALEs zajišťují rozpoznání a vazbu cílové DNA, dále následuje štěpení restrikční endonuklázou. Tento systém označovaný jako TALEN (Transcription aktivator-like effectors Nucleases) tak představuje možnost, jak přesně zaměřit cílovou sekvenci, a to včetně krátkých úseků, při jejichž zacílení ostatní systémy selhávají. Metodou TALEN lze umožnit současnou expresi některých klíčových genů biosyntézy kapsaicinoidů.

Druhou technikou, jíž vědci ve své práci uvádějí jako vhodnou, je využití genového inženýrství pro cílenou náhradu promotorů. Tato metoda byla experimentálně ověřována a prokázána jako efektivní u rajčat, kde byl využit konstitutivní promotor 35S. Ten byl vložen do genu ANT1 kódujícího transkripční faktor, který se podílí na regulaci produkce antokyanu. Nahrazením promotorových oblastí inaktivních genů kapsaicinoidní biosyntetické dráhy endogenními promotory specifickými pro rajčata tak mohou vzniknout cisgenní rostliny s transkripčně aktivovanými geny.  Je však nutné otestovat, zda budou získané produkty plně funkční, biochemicky aktivní a zda katalyzují správné reakce.

Tyto dva přístupy mohou dle vědců nejen objasnit cestu složité biosyntézy kapsaicinoidů, ale také pochopit její vývoj a rozdíly u různých druhů čeledi lilkovité, do níž kromě paprik a rajčat patří i další hospodářsky významné plodiny, např. brambory.

 

Zdroj:

Emmanuel Rezende Naves, Lucas de Ávila Silva, Ronan Sulpice, Wagner L. Araújo, Adriano Nunes-Nesi, Lázaro E.P. Peres, Agustin Zsögön: Capsaicinoids: Pungency beyond Capsicum. Trends in Plant Science 24, 109-120 (2019). https://doi.org/10.1016/j.tplants.2018.11.001