Ученые из Центра Джона Иннеса нашли способ эффективно производить в промышленных количествах полезные природные соединения, выращивая их в помидорах.Эти соединения представляют собой фенилпропаноиды, такие как ресвератрол, соединение, обнаруженное в вине, которое, как сообщалось, продлевает продолжительность жизни в исследованиях на животных, и генистеин, соединение, обнаруженное в соевых бобах, которое, как предполагается, играет роль в предотвращении рака, связанного со стероидными гормонами, особенно рака груди. рак.В результате исследования, проведенного доктором Ян Чжаном и доктором Эухенио Бутелли, работающими в лаборатории профессора Кэти Мартин в Центре Джона Иннеса, один помидор может производить такое же количество ресвератрола, какое содержится в 50 бутылках красного вина. Один помидор также произвел количество генистеина, которое содержится в 2,5 кг тофу.
Доктор Чжан и Бутелли изучали действие белка под названием AtMYB12, который содержится в Arabidopsis thaliana, растении, которое растет в большинстве садов Великобритании и используется в качестве модельного растения в научных исследованиях.Белок AtMYB12 активирует широкий набор генов, участвующих в метаболических путях, ответственных за производство природных соединений, используемых для растений.
Белок действует как кран, увеличивая или уменьшая производство природных соединений в зависимости от того, сколько белка присутствует.Что было интересно в эффекте введения этого белка в растение томата, так это то, как он действовал как на увеличение способности растения производить природные соединения (путем активации производства фенилпропаноидов), так и на то, как оно влияло на количество энергии и углерода, которое растение выделяло для производства. эти природные соединения. В ответ на влияние белка atmyb12 растения томата начали вырабатывать больше фенилпропаноидов и флаваноидов и тратить на это больше энергии во фруктах.
Введение как AtMYB12, так и генов растений, кодирующих ферменты, специфичные для производства ресвератрола в винограде и генистеина в бобовых, привело к получению томатов, которые могут производить до 80 мг нового соединения на грамм сухого веса, что демонстрирует возможность промышленного масштабирования.Помидоры являются высокоурожайной культурой — урожайность до 500 тонн с гектара в странах с наивысшими урожаями (FAOSTAT 2013) и требует относительно небольших затрат, поэтому производство ценных соединений, таких как ресвератрол или генистеин, в томатах могло бы быть более экономичным способом производства. их, чем полагаться на искусственный синтез в лаборатории или извлекать их в крошечных количествах из традиционных растительных источников (например, винограда, сои и т. д.). Помидоры можно собирать и выжимать из них, а ценные соединения извлекать из сока. Сами помидоры потенциально могут стать источником повышенной питательной или лечебной пользы.
Профессор Кэти Мартин сказала: «Наше исследование предоставляет общий инструмент для производства ценных фенилпропаноидных соединений в промышленных масштабах на заводах и, возможно, для производства других продуктов, полученных из ароматических аминокислот. Наша работа будет представлять интерес для различных областей исследований, включая фундаментальные исследования по растения, инженерия растений / микробов, лекарственные растительные натуральные продукты, а также исследования в области диеты и здоровья ".
Д-р Ян Чжан сказал: «Ценные лекарственные растения часто сложно выращивать и управлять ими, и им требуется очень длительное время выращивания для получения желаемых соединений. Наши исследования предоставляют фантастическую платформу для быстрого получения этих ценных лекарственных соединений в томатах.
Цель соединения могут быть очищены непосредственно из томатного сока. Мы полагаем, что наша дизайнерская идея может быть применена и к другим соединениям, таким как терпеноиды и алкалоиды, которые являются основными группами лекарственных соединений растений ».