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Gene alterado ajuda plantas a absorver mais dióxido de carbono e produzir compostos mais úteis

Fonte

Universidade de Wisconsin-Madison

Data

segunda-feira, 13 junho 2022 16:55

Áreas

Biologia. Biotecnologia. Botânica. Genética. Recursos Naturais. Tecnologias.

Todos os dias, plantas ao redor do mundo realizam um milagre invisível: retiram o dióxido de carbono do ar e, com a ajuda da luz solar, o transformam em inúmeros produtos químicos essenciais para as próprias plantas e para os seres humanos.

Alguns desses produtos químicos, conhecidos como compostos aromáticos, são o material de partida para uma grande variedade de medicamentos úteis, como aspirina e morfina. No entanto, muitos desses produtos químicos são produzidos a partir de combustíveis fósseis porque é difícil fazer com que as plantas produzam o suficiente para a demanda existente. Outros compostos são nutrientes essenciais ao ser humano e só podem ser obtidos através da alimentação, já que nosso corpo não consegue produzi-los.

Em um novo trabalho, cientistas da Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos, identificaram uma maneira de acelerar a produção de aminoácidos aromáticos pelas plantas, alterando ou mutando um conjunto de genes. A mudança genética também fez com que as plantas absorvessem 30% mais dióxido de carbono do que o normal, sem nenhum efeito negativo nas plantas.

Se os cientistas pudessem adicionar uma característica como essa a culturas ou plantas produtoras de drogas, isso poderia ajudá-los a produzir mais produtos químicos naturalmente, reduzindo os gases de efeito estufa na atmosfera.

“Há muito tempo estamos interessados ​​nessa via de aminoácidos aromáticos porque é uma das principais vias das plantas que transformam o carbono fixado pela fotossíntese em medicamentos, alimentos, combustíveis e materiais”, disse o Dr. Hiroshi Maeda, professor de Botânica na Universidade de Wisconsin-Madison e líder da nova pesquisa. “Agora, pela primeira vez, descobrimos como regular o ‘botão de controle principal’ que as plantas usam para aumentar a produção dessa via”

O Dr. Maeda e sua equipe, que contou com os pesquisadores de pós-doutorado Dr. Ryo Yokoyama e Dr. Marcos Vinicius Viana de Oliveira, publicaram suas descobertas na revista Science Advances.

Normalmente, as plantas controlam rigidamente a produção de aminoácidos aromáticos construindo ‘freios naturais’ para o processo. Quando as plantas produzem aminoácidos suficientes, todo o sistema para.

As plantas mutantes que a equipe do Dr. Maeda descobriu usando a planta modelo Arabidopsis têm freios muito menos sensíveis graças a mutações em um gene chamado DHS, que inicia a produção de aminoácidos aromáticos. O resultado é que a planta não sabe quando parar e continua produzindo esses compostos.

Os cientistas ficaram surpresos ao descobrir que as plantas colocam a fotossíntese em excesso, absorvendo significativamente mais dióxido de carbono na planta para alimentar esse novo boom de produção. “Achamos que o aumento da fotossíntese faz duas coisas: uma é fornecer energia adicional para operar esse caminho energeticamente caro; a segunda é fornecer mais blocos de construção de carbono para fazer produtos químicos aromáticos energeticamente densos”, disse o professor Maeda.

Arabidopsis é simplesmente uma pequena planta de mostarda. Embora seja um modelo útil no laboratório, não é usada em produtos de alto valor agregado. O coautor Marcos Vinicius de Oliveira tem como objetivo testar mutações semelhantes em culturas que absorvem grandes quantidades de dióxido de carbono todos os anos – ou em plantas que produzem produtos químicos aromáticos valiosos.

“Esses ‘freios’ que identificamos parecem muito semelhantes entre diferentes plantas. Então, expandir essa descoberta para as lavouras abre muitas possibilidades, como enriquecer nossos alimentos com nutrientes essenciais ou melhorar a produção de bioenergia, enquanto se captura mais dióxido de carbono da atmosfera para desacelerar o aquecimento global”, finalisou Marcos Vinícus.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Wisconsin-Madison (em inglês).

Fonte: Eric Hamilton, Universidade de Wisconsin-Madison. Imagem: Xu_Ray via Pixabay.