Tomates morados gracias al pigmento rojo de la remolacha
Investigadores del Instituto Leibniz de Bioquímica Vegetal (IPB) de Halle han creado recientemente tomates morados mediante métodos de ingeniería genética. Para ello, insertaron en las plantas los genes responsables de la biosíntesis de la betanina y los activaron en los frutos que maduran. La betanina no es producida normalmente por los tomates, sino que se extrae de la remolacha roja y se utiliza como colorante alimentario natural. Este tipo de métodos de ingeniería genética para producir sustancias en sistemas de producción de plantas especialmente desarrollados desempeñará un papel importante en el futuro, especialmente en la fabricación de medicamentos. La producción de vacunas y anticuerpos mediante plantas es ya un campo de investigación muy activo.
Sylvestre Marillonnet, IPB
Así pues, el objetivo principal de este estudio no era crear una nueva variedad de tomate para comer. En cambio, el objetivo era perfeccionar los métodos de ingeniería genética, que son mucho más fáciles de analizar al producir un pigmento fácilmente visible. Las plantas son sistemas de producción muy eficaces, pero también muy complicados. Tienen un gran número de mecanismos de regulación que a veces pueden frenar todo el proceso de biosíntesis de la sustancia que se quiere producir. "Estos complejos mecanismos de retroalimentación son todavía poco conocidos", afirma Sylvestre Marillonnet, investigador principal del estudio. "Todavía se necesita mucho trabajo de investigación en este sentido".
Incluso en el caso de la betanina, se necesitó mucha planificación y ajustes para que las plantas alcanzaran el rendimiento de síntesis deseado. Los investigadores de Halle no sólo insertaron en las plantas de tomate los tres genes necesarios para la biosíntesis de la betanina, sino que también insertaron varios interruptores genéticos con los que fue posible activar los genes insertados justo en el fruto y todos exactamente al mismo tiempo durante la maduración. Sin embargo, la producción de betanina en el fruto fue inicialmente escasa. Sólo se pudo mantener un mayor nivel de biosíntesis del pigmento mediante la inserción de un cuarto gen, que garantiza la disponibilidad de una importante sustancia precursora. Así se obtuvieron tomates de color púrpura intenso, que contienen incluso más betanina que la remolacha roja.
Para empezar, el estudio de los investigadores de Halle aportó nuevos e importantes datos sobre los métodos de ingeniería genética. "Sin embargo", añadió Marillonnet, "estos tomates también serían totalmente aptos para el consumo e incluso serían buenos para la salud". Y es que la betanina, como muchos pigmentos, tiene un fuerte efecto antioxidante. Los frutos morados también podrían servir como fuente del colorante alimentario betanina. Los primeros ensayos con betanina de tomate para teñir yogures y limonadas dieron resultados prometedores.
Además de la ingeniería genética -la producción de sustancias en las plantas-, en el IPB se lleva a cabo una amplia investigación sobre todos los métodos convencionales de producción de principios activos a partir de plantas. Esto incluye tanto la síntesis orgánica tradicional como el desarrollo de métodos biotecnológicos con los que se pueden producir los productos deseados utilizando bacterias o levaduras. También se investiga en el instituto el relativamente inmaduro y prometedor método de la biocatálisis. Este método consiste en utilizar la ingeniería genética para modificar los genes de las enzimas de biosíntesis de las plantas con el fin de crear nuevas enzimas con las propiedades deseadas. Estas nuevas enzimas se utilizan después para diseñar nuevos procesos de síntesis de los productos buscados en el tubo de ensayo. El método elegido depende de las propiedades estructurales de la sustancia a producir. Algunos compuestos vegetales, como la morfina y otros opiáceos, tienen una estructura tan compleja que sigue siendo más económico extraerlos directamente de la propia planta.
Antecedentes: Cómo se fabrican los compuestos (botánicos)
Las plantas producen una amplia gama de sustancias que se utilizan no sólo como base de los medicamentos, sino también como antioxidantes para la conservación de los alimentos, como colorantes o agentes aromatizantes en la industria alimentaria o como fragancias en la producción de perfumes. La producción eficiente de estos compuestos vegetales secundarios de importancia económica ha dado lugar a campos enteros de investigación científica y a sectores industriales completos. El primer paso fue el desarrollo de métodos eficientes de síntesis total y parcial que pudieran utilizarse para fabricar compuestos importantes como diversas vitaminas, antibióticos, fármacos para el dolor o contra el cáncer, independientemente de las condiciones climáticas. Sin embargo, la síntesis fracasa en el caso de compuestos complicados debido a los numerosos pasos de reacción y al bajo rendimiento resultante. Al establecer el nuevo campo de la bioquímica vegetal a mediados de los años 50, los investigadores empezaron a arrojar luz sobre los procesos de biosíntesis de interesantes compuestos naturales dentro de las plantas. No sólo descubrieron qué pasos de reacción de qué sustancias precursoras producían qué productos finales; también descubrieron las numerosas y diferentes enzimas que las plantas utilizan para realizar estas reacciones y, finalmente, los genes que codifican estas enzimas de biosíntesis. Esto condujo al desarrollo de procesos biotecnológicos para la producción de compuestos. Los métodos biotecnológicos tradicionales consisten en aislar los genes de biosíntesis del organismo vegetal original e insertarlos en bacterias o levaduras. A continuación, el microorganismo transcribe estos genes en enzimas, que utiliza para producir grandes cantidades de la sustancia deseada. Pero la viabilidad de este método también es limitada, porque las levaduras y las bacterias no pueden producir correctamente ciertas enzimas de formas de vida superiores. Por ello, los métodos de ingeniería genética se perfeccionan continuamente para poder utilizarlos en plantas y otras formas de vida superiores.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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