Zvýšení hladiny zdraví prospěšného pterostilbenu v rostlinách

Stilbeny jsou podskupina užitečných rostlinných látek nazývaných "polyfenoly". Existují dva stilbeny: resveratrol a pterostilben, které mají podobně významné zdraví prospěšné vlastnosti. Pterostilben a resveratrol se nacházejí v borůvkách, brusinkách a vinných hroznech a je o nich známo, že jsou velmi účinné v boji proti rakovině a při snižování hladiny cholesterolu v krvi. Resveratrol je fytoalexin (látka antimikrobiálního účinku produkovaná rostlinami v případě napadení škůdcem nebo patogenem), který chrání rostliny před významnými patogeny jako je houba Botrytis cinerea, která způsobuje plíseň šedou. Tento metabolit je také prospěšný pro lidské zdraví tím, že působí jako silný antioxidant. Pterostilben, metylovaný analog resveratrolu, má podobné antioxidační a preventivní vlastnosti proti rakovině jako resveratrol. Je známo, že je cytotoxický pro řadu linií rakovinných buněk včetně rakoviny prsu u lidí a pro buněčné linie myších lymforetikulárních neoplasmat.

Tým vědců z Agricultural Research Service (ARS) Ministerstva zemědělství USA (U.S. Department of Agriculture, USDA) vyvinul způsob, jak zvýšit produkci pterostilbenu rostlinami. Hlavním záměrem tohoto výzkumu bylo poskytnout molekulární nástroj a metodu pro zvýšenou akumulaci pterostilbenů v rostlinných buňkách.

V průběhu své práce tým prokázal, že dříve charakterizovaný a patentovaný gen O-metyl-transferázy označovaný SbOMT3, který izolovali a klonovali z čiroku (transferáza specifická pro kořenové vlášení), je schopný přeměnit resveratrol na pterostilben. Gen SbOMT3 se také účastní biosyntézy sorgoleonu, který stojí za mnoha alelopatickými vlastnostmi (potlačování růstu a nepříznivých vlivů plevelů) čiroků. Konverzní aktivitu poté postavili na společné expresi genu SbOMT3 s genem stilben-syntázy AhSTS3, který byl izolován z podzemnice olejné (Arachis hypogaea, burský ořech, arašídy).

Oba geny byly úspěšně začleněny do chromozómů dvou různých modelových rostlin, huseníčku rolního (Arabidopsis thaliana) a tabáku, které přirozeně neprodukují pterostilben. Získané transgenní rostliny byly podle autorů schopné produkovat pterostilben.

Mimo využití genu SbOMT3 pro tvorbu zvýšené hladiny pterostilbenů v rostlinách, které už produkují resveratrol, např. borůvky, vinná réva a brusinky, gen SbOMT3 může být použit v kombinaci s genem resveratrol-syntázy pro tvorbu pterostilbenu v jakémkoli rostlinném druhu. Enzymatická produkce resveratrolu v rostlinách vyžaduje pouze přítomnost všudypřítomných substrátů p-kumaryl-koenzymu A a malonyl-koenzymu A, gen resveratrol-syntázy, jako je gen stilben-syntázy z podzemnice olejné, může být tudíž použit ke tvorbě pterostilbenu v rostlinách. Výsledné transgenní rostliny exprimující oba transgeny, t.j. O-metyl-transferázu (SbOMT3) a stilben-syntázu současně budou prokazovat zvýšenou rezistenci k infekci patogeny a také produkovat plody, které budou mít vyšší nutriční hodnotu.

Není známo, jestli je většina pterostilbenu dobře absorbována v těle. Avšak na základě studií na zvířecím modelu provedených jinými vědci měl pterostilben značně vyšší biologickou dostupnost než výchozí sloučenina resveratrol.

Patent popisující schopnost genu SbOMT3 produkovat transgenní rostliny, které exprimují pterostilben, a použitou strategii dvou genů byl vydán USDA-ARS v roce 2010.

ARS Office of Technology Transfer v současné době jedná s firmami, které mají zájem o získání potřebných regulačních souhlasů.

Autor: Dr. Ing. Jaroslav Salava, VÚRV, v.v.i.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použité zdroje:

Anonym (2013): Ramping up a phytochemical compound in crops. Agricultural Research Magazine, 61 (10): 20.

Baerson S. R., Rimando A. M., Dayan F. E., Pan Z., Polashock J. J. (2010): O-methyltransferase gene from sorghum cloning, expression, transformation and characterization. United States Patent, Application No. 11/514,512, http://patents.com/us-7732666.html.

Pan Z., Agarwal A., Xu T., Feng Q., Baerson S.R., Duke S.O., Rimando A.M. (2008): Identification of molecular pathways affected by pterostilbene, a natural dimethylether analogue of resveratrol. Biomed Central (BMC) Genomics, 1 (7):1-13.

Rimando A.M., Pan Z., Polashock J.J., Mizuno C.S., Dayan F.E., Snook M.E., Liu C., Baerson S.R. (2011): In planta production of the highly potent resveratrol analogue pterostilbene via stilbene synthase and O-methyltransferase co-expression. Plant Biotechnology, 10: 269-283.