La edición genética mejora la digestibilidad del frijol

Un equipo de investigadores de Embrapa realizó, por primera vez, edición genética en frijol para desarrollar una nueva variedad con menos factores antinutricionales, ligada a un grupo de sustancias llamadas rafinosa, un tipo de compuesto conocido por causar molestias digestivas y flatulencias en humanos. . Los científicos lograron eliminar genes relacionados con la producción de oligosacáridos (carbohidratos) de la familia de las rafinosas, a partir del conocimiento del genoma del frijol y el dominio de herramientas de ingeniería genética para los sistemas CRISPR (acrónimo en inglés de Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeticiones).

Dos genes del genoma de la planta fueron desactivados, según los investigadores de la Embrapa Arroz e Feijão (GO) en Biología Molecular Josias Correa y Rosana Vianello, coordinadores del inédito estudio. Vianello dice que la investigación analizó los niveles de oligosacáridos del grupo de la rafinosa en diferentes tejidos y etapas de desarrollo de la planta de frijol. Esta información fue evaluada en relación con el conocimiento ya producido por el estudio del genoma del frijol, secuenciado hace casi diez años.

El objetivo era comprender el patrón de expresión de posibles genes diana que estarían detrás de la biosíntesis de rafinosa. En este proceso, los investigadores investigaron el patrón de expresión genética, y dos de ellos, la rafinosa y la estaquiosa, otro oligosacárido difícil de digerir, fueron identificados e inactivados. Se bloqueó la expresión de estos genes mediante la adaptación de herramientas de edición de genes de los sistemas CRISPR.  

Vianello considera revolucionaria la técnica CRISPR para la edición genética. “En el caso de características relacionadas con la calidad tecnológica y nutricional de los granos, la técnica surge como una herramienta importante para editar genes específicos y, por tanto, mejorar la precisión, abriendo nuevas perspectivas para el desarrollo de variedades más atractivas para productores y consumidores”. , afirma.

Generaciones de plantas editadas.

Según el investigador, la siguiente etapa de este estudio, ya en marcha, es el avance de generaciones de plantas editadas con genes de la vía de la rafinosa desactivados. Esto implica, en un ambiente de invernadero controlado, plantar semillas, cultivar plantas, cosechar y replantar semillas. La intención, como en cualquier proceso de mejora genética, es estabilizar la heredabilidad de la nueva característica.

“La generación T0 editada está produciendo semillas T1. Plantaremos T1 y esperamos que la edición pase a la próxima generación. Sólo con el avance de generaciones, de T1 a T2 y de T2 a T3, tendremos las ediciones en homocigosidad (lo que hace que la característica editada tenga heredabilidad estable) y podremos evaluar el fenotipo de las plantas (conjunto de características resultante de la interacción con el medio ambiente), además de probar cepas en diferentes localidades que podrían convertirse en una nueva variedad”, destaca Vianello.

A partir de las pruebas de fenotipado también se podrá determinar qué tan significativa fue la reducción en la presencia de niveles de rafinosa en el grano de frijol. Todo este trabajo podría dar lugar al lanzamiento de una variedad editada genéticamente en un plazo de entre cinco y ocho años.

Esta investigación forma parte de un proyecto titulado: “Desarrollo y aplicación de nuevas soluciones biotecnológicas en el mejoramiento genético del frijol común”, financiado por el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq), bajo el liderazgo del investigador de Embrapa Recursos Genéticos y Biotecnología Francisco Aragão.

El sistema digestivo humano no digiere moléculas de la familia de la rafinosa

Los frijoles son una fuente de aminoácidos, fibra y minerales importantes para la salud. Pese a ello, el grano, al igual que otros alimentos, posee factores antinutricionales, como el ácido fítico, los taninos y los carbohidratos de tipo oligosacárido, de los cuales forma parte la familia de las rafinosas. El sistema digestivo humano no produce las enzimas necesarias para digerir las moléculas de la familia de la rafinosa.

Pese a ello, existen microorganismos en el tracto intestinal capaces de digerirlo, pero, en este proceso, la fermentación puede resultar en la producción de dióxido de carbono, hidrógeno y metano, que son componentes que provocan las flatulencias. Además de las judías, otros alimentos que también contienen rafinosis son las lentejas, la col, el brócoli, los espárragos, las coles de Bruselas y los cereales integrales.

Una de las alternativas más comunes para mejorar la digestión, en el caso de los frijoles, es lo que puedes hacer en casa: remojar los frijoles durante la noche y cambiar el agua de remojo. La investigación realizada reduce factores antinutricionales como las rafinosis, ya que se eliminaron genes en la planta que desencadenan la ruta de producción de estos compuestos.  

“Tijeras moleculares” para cortar ADN

La ingeniería genética adquirió una nueva perspectiva a partir de los sistemas basados ​​en CRISPR. El proceso de edición de material genético se ha vuelto más ágil y preciso, abriendo posibilidades para la generación de nuevos productos, no sólo en alimentos, sino también en cultivares y bioinsumos que pueden ayudar a combatir plagas y enfermedades en el campo o hacer que las plantas sean más tolerantes. al verano, por ejemplo.

El conocimiento que permite utilizar los sistemas CRISPR, una especie de guía para las investigaciones actuales, es resultado del trabajo publicado en 2012 por dos científicas: Emmanuelle Charpentier, del Instituto Max Planck de Biología de Infecciones, y Jennifer A. Doudna, una Bioquímico de la Universidad de California.

Lanzaron una especie de guía paso a paso sobre cómo aplicar técnicas basadas en CRISPR que funcionan como “tijeras”, permitiendo cortar una parte concreta del ADN, provocando que la célula produzca o no determinadas moléculas. Gracias a esto, Charpentier y Doudna ganaron el Premio Nobel de Química 2020.