FveIPT2: gene de manutenção aumenta antocianinas e aroma no morango silvestre

Há uma classe pouco conhecida de genes vegetais que muitos biólogos encaram como ruído de fundo.

São os chamados genes de manutenção (housekeeping genes), responsáveis por manter as células a funcionar.

Em geral, parte-se do princípio de que são intervenientes passivos: estão sempre activos, fazem sempre a mesma coisa e, por isso, acabam por ser praticamente invisíveis para a engenharia metabólica.

Ainda assim, uma equipa decidiu pôr essa suposição à prova. Escolheu um gene do morango silvestre que quase não aparece em estudos sobre sabor ou nutrição.

Ao aumentar a sua actividade em cerca de 50 vezes, observaram como o fruto reagia.

Um candidato altamente improvável

O gene testado chama-se FveIPT2. Pertence a uma categoria de genes vegetais que, durante muito tempo, foi em grande medida posta de lado pelos biólogos.

Quando os investigadores estudam genes de manutenção, normalmente é para perceber o que acontece quando falham - e, na maioria dos casos, o resultado é a morte da célula.

Fora isso, tendem a ser arquivados como “rotina”, por serem vistos como meramente funcionais.

Com as citocininas - hormonas vegetais associadas ao crescimento, à ramificação e à floração - observa-se uma divisão semelhante. Há enzimas que as produzem e que orientam activamente o desenvolvimento. Outras, entre as quais o FveIPT2, parecem limitar-se a assegurar tarefas de bastidores.

O projecto foi liderado pelo Dr. Lijun Gan, da Nanjing Agricultural University (NJAU), em colaboração com o Dr. Yi Li, da University of Connecticut (UConn).

Aumento dramático da produção do gene

A equipa criou plantas de morangueiro com sobre-expressão de FveIPT2, fazendo com que o gene funcionasse a níveis muito acima do normal.

Duas linhas modificadas foram avaliadas em ensaios, lado a lado com plantas selvagens, sob condições equivalentes.

Numa das linhas, o gene trabalhou cerca de oito vezes mais do que nos controlos. Na outra, chegou a perto de 49 vezes mais, muito para lá do que uma planta não modificada costuma produzir.

Depois, os investigadores aguardaram o desenvolvimento. As plantas floresceram no tempo esperado e a frutificação ocorreu exactamente quando seria suposto.

À vista desarmada, as plantas modificadas não mostravam diferenças face às selvagens.

Fruto mais rico, produtividade semelhante

A primeira surpresa esteve no que não aconteceu. Aos 40 dias e, novamente, aos seis meses, as plantas modificadas igualaram as suas equivalentes selvagens em tamanho e aspecto.

O peso de cada fruto, as dimensões das bagas e os níveis de açúcar também não se alteraram.

A segunda surpresa surgiu quando a equipa analisou a química do fruto. Na linha com maior expressão, o total de antocianinas aumentou 34 percent.

Em paralelo, os totais de flavonóides e fenólicos também subiram. Visualmente, os frutos apresentavam até um tom de vermelho ligeiramente mais escuro.

E esses ganhos não vieram acompanhados de qualquer perda em crescimento ou doçura. A combinação de mais antioxidantes, a mesma produtividade e uma doçura semelhante foi inesperada.

Números de antocianinas disparam

Os dados de metabolitos mostraram a verdadeira dimensão do efeito. Entre 1,058 compostos detectados em frutos maduros, quase setecentos diferiram entre plantas modificadas e plantas do tipo selvagem.

Nove antocianinas específicas aumentaram de forma marcada. O cloreto de cianidina atingiu 18 vezes o nível do tipo selvagem.

Outra variante de cianidina ficou perto de dez vezes acima. O cloreto de pelargonidina chegou a quase sete vezes mais.

Estes compostos não são apenas pigmentos. As antocianinas actuam como antioxidantes e uma revisão publicada associa-as a um menor risco de doença cardiovascular e de doenças neurodegenerativas em humanos.

Além disso, tanto os genes que constroem estes compostos como os reguladores que activam a via metabólica apresentaram níveis de actividade mais elevados no fruto modificado.

Aroma mais doce, com menos “aguarrás”

A cor não conta a história toda - e os morangos devem grande parte da sua reputação ao cheiro.

Dos 47 terpenóides medidos pela equipa, 24 aumentaram. Os maiores saltos ultrapassaram ambos um aumento de dez vezes.

O linalol, responsável por notas doces e florais nos morangos, subiu de forma acentuada.

Já o α-pineno, que acrescenta um toque resinoso, tipo aguarrás, em bagas de menor qualidade, diminuiu de forma perceptível.

Trabalhos anteriores em tomate mostraram que é possível aumentar o linalol através de engenharia metabólica, mas apenas o aroma - não o pigmento. Aqui, a equipa conseguiu os dois efeitos, e a partir de um único gene.

Uma via biológica escondida

Os investigadores esperavam que a cascata passasse pela via clássica de sinalização das citocininas, mas não foi isso que se verificou.

Se fosse essa a rota, certos genes marcadores - os que são activados sempre que as hormonas citocininas entram em acção - deveriam ter aumentado.

No entanto, quando foram medidos, esses marcadores desceram, em vez de subir.

Assim, seja qual for o papel do FveIPT2, a via hormonal convencional poderá não ser o principal motor do fenómeno.

A função “de serviço” deste gene está ligada à manutenção básica da célula, nomeadamente ao processo de ajustar moléculas que ajudam as células a produzir proteínas.

É possível que esse papel de manutenção esteja a orientar a química do fruto através de um mecanismo que contorna por completo a sinalização hormonal padrão.

Para lá do morango silvestre

Os ensaios foram feitos com um morango silvestre, uma planta modelo seleccionada para laboratório e não para produção comercial em campo.

Ainda não se sabe se o mesmo efeito se repete noutras variedades comerciais.

Também permanece em aberto a forma como o FveIPT2 desencadeia, ao certo, as alterações químicas.

A equipa afastou a via hormonal mais óbvia, mas ainda não identificou o que, em termos globais, está a conduzir o efeito.

Uma alavanca genética diferente

Pela primeira vez, demonstrou-se que um gene de manutenção deste tipo consegue elevar a química do fruto sem prejudicar a planta.

“Ao visar um gene do tipo tRNA em vez dos reguladores hormonais clássicos, conseguimos melhorar a cor, o aroma e os compostos nutricionais do fruto sem as penalizações de crescimento que muitas vezes acompanham a engenharia metabólica”, afirmou Gan.

Isto dá aos melhoradores uma alavanca diferente. Programas de melhoramento de morango que procurem cor mais escura, aroma mais rico e antioxidantes mais elevados já não têm de aceitar uma quebra de produtividade.

Se genes semelhantes funcionarem do mesmo modo em maçãs, pêssegos ou uvas, a caixa de ferramentas amplia-se de forma considerável.

Genes que antes eram descartados podem vir a revelar-se alguns dos alvos de melhoramento mais valiosos que a ciência dos frutos ainda não explorou a fundo.