Los “Hot chili tomatoes”, la nueva incursión del CRISPR en la alimentación.

Si, se ha vuelto a producir. Si cuando los champiñones CRISPR, me enteré gracias a una charla, ahora se ha vuelto a producir un nuevo descubrimiento del mundo CRISPR en alimentación a través de una charla. Definitivamente tendría que asistir a otras muchas charlas que traten sobre esta técnica de edición genética, porque les saco siempre mucho jugo (y nunca mejor dicho) para las entradas del blog. En este caso, a diferencia de los champiñones que la cosa estaba más avanzada, se trata de un intento por parte de unos científicos brasileños (que no me puede pegar menos, porque la comida brasileña abunda de muchas cosas pero de picante no, precisamente) de crear unos tomates con un ligero toque picante, similar a los pimientos de Herbón o los chiles habaneros. Cómo me pareció tan curiosa la historia, me puse a indagar y así ha salido esta entrada. Si quieres saber más sobre este nuevo posible alimento, que alegrará a los amantes del ketchup y del picante en el futuro, ya sabes… Sigue leyendo!

Pimientos y tomates son “primos hermanos”, separados hace 19 millones de años de su ancestro común (ambos pertenecen a la familia Solanaceae). Quizás esta separación propició sus grandes diferencias en cuanto a la forma de cultivarse y la presencia de componentes, entre ellos, la capsaicina. Este compuesto, cuya fórmula química es C18H27NO3, es una oleorresina que además de provocar irritación y ardor al consumirla (sólo mamíferos, las aves son inmunes), también puede actuar como anestésico local al inhibir la liberación, en las terminaciones centrales y periféricas de las fibras tipo C, del neuropéptido sustancia P, principal neurotransmisor de los estímulos dolorosos, bloqueando esta sensación. Del género Capsicum, es decir de los pimientos, sólo cinco especies han sido domesticadas y dentro de ellas, como bien sabemos gracias a la escala de Scoville y al propio cultivo de los mismos, los niveles de la capsaicina pueden variar entre los individuos, incluso dentro de un mismo cultivo, por la gran influencia que existe entre los factores climáticos y el contenido de capsaicina en los pimientos. Se conocen hasta 23 tipos diferentes de capsaicinas, que se originan a partir de la médula del pimiento (acordarse que las semillas no pican, lo que pica es la médula o vaina blanca de los pimientos) por la expresión de ciertos genes. Si existen mutaciones en dichos genes, los pimientos picarán menos (gentes de Herbón (Padrón, A Coruña), ya tenéis una explicación científica a vuestro lema: “Pementos de Herbón, uns pican e outros non“).

La secuenciación genómica del pimiento en 2014, en concreto de la variedad Criolo de Morelos 334, reveló que ciertos genes aparecen en la misma posición cromosómica (genes ortólogos) en el pimiento picante que en el tomate. De hecho, como decíamos más arriba, se “demostró” que la separación de su antecesor común dio lugar a la producción de capsaicina debido a la duplicación de genes ya existentes y/o cambios en la expresión génica de los mismos, generando esa nueva especie dentro de la familia taxonómica. De hecho se sabe, que son dos rutas metabólicas las que origina la capsaicina: la primera, es la ruta del fenilpropanoide, que comienza con la fenilalanina termina normalmente, con el compuesto de vanililamina. La ruta alternativa es la ruta de los ácidos grasos de cadena ramificada, donde a partir de la valina se produce ácido 8-metil nonenoico. Son luego ciertas enzimas participantes en la ruta, las que luego combinan la vanililamina y el ácido 8-metil nonenoico, para constituir la capsaicina. Otra cosa que se observó en este estudio, fue que el genoma del pimiento es 3,5 veces más grande que el genoma del tomate.

Imagen del artículo de Nature sobre la secuenciación del genoma del pimiento.

Por este motivo, investigadores de la Universidad Federal de Viçosa en Brasil, se han propuesto emplear una técnica de edición genética, similar a la archiconocida CRISPR-Cas9, para “reactivar” los genes inactivos o con bajos niveles de expresión de la ruta metabólica del fenilpropanoide que origina la capsaicina, presentes en el tomate (el tomate si tiene activados los genes que participan en la ruta metabólica de los ácidos grasos de cadena ramificada, por lo que la formación de la capsaicina estaría incompleta por una parte únicamente). Otra alternativa sería, modificar las regiones promotoras de esos genes, aumentando sus niveles de transcripción y por tanto su expresión génica, permitiendo que tuviera lugar la combinación completa de ambas rutas metabólicas, dando como resultado final la formación de la capsaicina.

Según Agustin Zsögön, uno de los co-autores del artículo de opinión en la revista “Trends in Plant Science; Dado que no tenemos datos sólidos sobre los patrones de expresión de los genes implicados en la ruta de biosíntesis de las capsaicinas en el fruto del tomate, tenemos que probar enfoques alternativos. Uno es activar los genes candidatos de uno en uno y ver qué sucede, qué compuestos se producen. En definitiva su principal objetivo es comprender mejor la evolución de este rasgo botánico único, la producción de capsaicina, permitir el desarrollo de biofábricas de capsaicinoides en el tomate y con ello, además de desarrollar nuevos alimentos (ese ketchup picante, por ejemplo), aumentar la producción de estos metabolitos secundarios que tantas aplicaciones industriales tienen e incluso alguna que otra aplicación terapéutica: a bajas dosis, estimula el apetito y la secreción de jugos gástricos, aumentando así mismo la motilidad gástrica e intestinal, puede servir como analgésico local, antiinflamatorio en procesos de artritis o como tratamiento alternativo para neuropatías diabéticas.

Debido a que el pimiento es más “débil” frente a las condiciones medioambientales (además del efecto genotipo-ambiente sobre la producción de capsaicinas, también los pimientos son menos resistentes a la sequía, presencia de virus y otros problemas agrícolas y/o hortofructícolas), el tomate representaría una forma de producir capsaicinas de una manera mucho más rentable que en el caso del pimiento. Esto es debido a que la planta del tomate tiene mucho más rendimiento y está mucho mejor estudiada en cuanto a los efectos que el medio ambiente puede ejercer sobre ella. Incluso desde el mismo equipo junto con el de otras universidades de Brasil, como la de São Paulo, ya han estado llevando a cabo experimentos para “domesticar” un tomate silvestre en unas pocas generaciones, diseñando la cepa para producir frutos más grandes y en mayor cantidad que en la naturaleza por medio de técnicas de edición genética. Es decir, la técnica de CRISPR-Cas 9 podría servir como un atajo para el cultivo de plantas con ciclos de vida largos, algo que puede interesar (y mucho) en el futuro a los agricultores).

Como toda técnica novedosa, ha tenido sus controversias. Una de ellas es la planteada por la genetista de plantas y bióloga molecular en la Universidad de Georgia, Esther van der Knaap, quien establece que aunque la producción de tomate está muy optimizada, no es tan diversa como podría esperarse y además, junto con otros colegas, apostilla que los tomates son mucho más delicados a la hora de su recogida y consumen mucha más cantidad de agua en su cultivo que los pimientos. Otros investigadores creen que la modificación de la ruta metabólica del fenilpropanoide, sería una mejor vía de transformar el tomate en una “biofábrica” en la producción de la vainilla, más costosa y díficil de cultivar que la capsaicina de los pimientos.

Alternativamente, equipos de investigación de Cambridge están experimentando reactivar las rutas metabólicas de la capsaicina en el tomate a través de un enfoque basado en generación de plantas de tabaco modificadas genéticamente a las que se les han introducido ocho genes de los involucrados en las rutas metabólicas de formación de la capsaicina del pimiento, observándose que en las plantas de tabaco se acumula la capsaicina. Siguen sus investigaciones para poder hacer lo mismo en el caso del tomate.

¿Qué llegará primero al mercado, el tomate picante modificado genéticamente o el tomate picante CRISPR? El tiempo y los entidades que autorizan la comercialización de estos alimentos, lo dirán. Pero la mecha ya se ha encendido…

¡Nos “leemos” en la próxima entrada!                                                                            TatianaDC

Fuentes:                                                                    http://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190107142206.htm http://www.chilebio.cl/2019/01/09/brasilenos-piensan-desarrollar-tomates-picantes-mediante-edicion-genetica/                                                  http://bioscriptionblog.com/2019/01/10/capsaicin-peppers-spicy-tomato/                          http://www.expgen.com/2019/01/como-hacer-un-tomate-picante.html http://www.popsci.com/genetic-engineering-spicy-tomato/  http://www.biomaker.org/projects/hot-tomato-complementation-of-the-capsaicin-biosynthetic-pathway-to-engineer-spicy-tomatoes http://discovermagazine.com/2019/may/domestication-20  http://www.ucdavis.edu/news/genome-sequencing-reveals-what-puts-%E2%80%98heat%E2%80%99-hot-peppers http://www.sciencemag.org/news/2019/01/genetic-engineering-could-create-spicy-tomatoes                                                  http://www.theguardian.com/science/2019/jan/07/gene-editing-could-create-spicy-tomatoes-say-researchers                                                      http://theobjective.com/cientificos-tomates-picantes-modificados-geneticamente/         http://geneticliteracyproject.org/2019/01/08/spicy-tomatoes-scientists-want-to-produce-chili-pepper-metabolites-in-crispr-edited-tomatoes/ http://mundoagropecuario.net/brasilenos-desarrollaran-tomates-picantes-mediante-edicion-genetica/                          http://www.techtimes.com/articles/237249/20190109/geneticists-are-considering-creating-a-spicy-tomato.htm                                                                                          http://fortune.com/2019/01/09/genetic-engineering-spicy-tomato/ http://www.vademecum.es/principios-activos-capsaicina-n01bx04 http://es.wikipedia.org/wiki/Capsicum

 

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