Edytowany gen pomidorów w celu produkcji witaminy D, witaminy słonecznej, może być prostą i zrównoważoną innowacją rozwiązującą globalny problem zdrowotny.
Naukowcy wykorzystali edycję genów, aby wyłączyć określoną cząsteczkę w genomie rośliny, która zwiększyła prowitaminę D3 zarówno w owocach, jak i liściach pomidora. Została następnie przekształcona w witaminę D3 poprzez ekspozycję na światło UVB.
Witamina D powstaje w naszych ciałach po ekspozycji skóry na promieniowanie UVB, ale jej głównym źródłem jest żywność. Ta nowa biofortyfikowana uprawa może pomóc milionom ludzi z niedoborem witaminy D, rosnącym problemem związanym z wyższym ryzykiem raka, demencji i wieloma głównymi przyczynami śmiertelności. Badania wykazały również, że niedobór witaminy D jest powiązany ze zwiększonym nasileniem infekcji przez Covid-19.
Pomidory naturalnie zawierają jeden z elementów budulcowych witaminy D3, zwany prowitaminą D3 lub 7-dehydrocholesterolem (7-DHC), w swoich liściach na bardzo niskim poziomie. Prowitamina D3 normalnie nie kumuluje się w dojrzałych owocach pomidora.
Naukowcy z grupy profesor Cathie Martin w John Innes Center wykorzystali edycję genów CRISPR-Cas9 do wprowadzenia zmian w kodzie genetycznym roślin pomidora, tak aby prowitamina D3 gromadziła się w owocach pomidora. Liście edytowanych roślin zawierały do 600 ug prowitaminy D3 na gram suchej masy. Zalecane dzienne spożycie witaminy d to 10 ug dla dorosłych.
Podczas uprawy pomidorów liście są zwykle odpadem, ale te z edytowanych roślin można wykorzystać do produkcji przyjaznych weganom suplementów witaminy D3 lub do wzbogacania żywności.
„Wykazaliśmy, że można biofortyfikować pomidory prowitaminą D3 za pomocą edycji genów, co oznacza, że pomidory mogą być rozwijane jako roślinne, zrównoważone źródło witaminy D3” – powiedziała profesor Cathie Martin, współautorka badania opublikowanego w Nature. Rośliny.
„Czterdzieści procent Europejczyków ma niedobór witaminy D, podobnie jak miliard ludzi na całym świecie. Nie tylko zajmujemy się ogromnym problemem zdrowotnym, ale pomagamy producentom, ponieważ liście pomidorów, które obecnie się marnują, można wykorzystać do produkcji wiersze edytowane genami.”
Wcześniejsze badania dotyczyły biochemicznego szlaku wykorzystania 7-DHC w owocach do tworzenia cząsteczek i wykazały, że za przekształcenie tego w inne cząsteczki odpowiedzialny jest konkretny enzym S17-DR2.
Aby to wykorzystać, naukowcy wykorzystali CRISPR-Cas 9 do wyłączenia tego enzymu S17-DR2 w pomidorze, aby 7DHC gromadził się w owocach pomidora.
Zmierzyli, ile 7-DHC było w liściach i owocach edytowanych pomidorów i odkryli, że nastąpił znaczny wzrost poziomów 7-DHC zarówno w liściach, jak i owocach edytowanych roślin.
7-DHC gromadzi się zarówno w miąższu, jak i skórce pomidorów.
Następnie naukowcy sprawdzili, czy 7-DHC w edytowanych roślinach może zostać przekształcony w witaminę D3 przez świecenie światłem UVB na liście i pokrojone owoce przez 1 godzinę. Okazało się, że to działa i jest bardzo skuteczne.
Po poddaniu działaniu światła UVB w celu przekształcenia 7-DHC w witaminę D3, jeden pomidor zawierał równoważny poziom witaminy D w dwóch średniej wielkości jajach lub 28 g tuńczyka – które są zalecanymi źródłami witaminy D w diecie.
Badanie mówi, że witamina D w dojrzałych owocach może być dodatkowo zwiększona przez dłuższą ekspozycję na promieniowanie UVB, na przykład podczas suszenia na słońcu.
Zablokowanie enzymu w pomidorze nie miało wpływu na wzrost, rozwój ani plonowanie pomidorów. Inne blisko spokrewnione rośliny, takie jak bakłażan, ziemniak i papryka, mają tę samą ścieżkę biochemiczną, więc metoda może być stosowana w tych uprawach warzywnych.
Na początku tego miesiąca rząd Wielkiej Brytanii ogłosił oficjalny przegląd w celu zbadania, czy żywność i napoje powinny być wzbogacane witaminą D w celu wyeliminowania nierówności zdrowotnych.
Większość pokarmów zawiera mało witaminy D, a rośliny są na ogół bardzo ubogim źródłem. Witamina D3 jest najbardziej biodostępną formą witaminy D i jest wytwarzana w organizmie, gdy skóra jest wystawiona na działanie promieni słonecznych. Zimą i na wyższych szerokościach geograficznych ludzie muszą otrzymywać witaminę D ze swojej diety lub suplementów, ponieważ słońce nie jest wystarczająco silne, aby organizm mógł ją naturalnie wytwarzać.
Pierwszy autor badania, dr Jie Li, powiedział: „Pandemia Covid-19 pomogła uwydatnić problem niedoboru witaminy D i jej wpływu na naszą odporność i ogólny stan zdrowia. Wyprodukowane przez nas pomidory wzbogacone prowitaminą D oferują bardzo potrzebną roślinne źródło witaminy słonecznej. To wspaniała wiadomość dla osób stosujących dietę bogatą w rośliny, wegetariańską lub wegańską oraz dla rosnącej liczby osób na całym świecie cierpiących na problem niedoboru witaminy D.”
„Biofortyfikowane pomidory zapewniają nową drogę do wystarczającej ilości witaminy D” pojawia się w Nature Plants.