FveIPT2: o gene de manutenção do morango silvestre que, ao aumentar 50 vezes, transformou o fruto

Existe uma classe pouco falada de genes vegetais que muitos biólogos tratam quase como ruído de fundo.

Estes genes são classificados como genes de manutenção (housekeeping), responsáveis por manter as células a funcionar.

Parte-se do princípio de que são intervenientes passivos: estão sempre activos, fazem sempre a mesma coisa e, por isso, tendem a passar despercebidos a quem trabalha em engenharia metabólica.

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

Ao fazê-lo, aumentou a sua actividade em cerca de 50 vezes e observou como o fruto reagia.

Um candidato altamente improvável

O gene testado chama-se FveIPT2. Pertence a uma categoria de genes vegetais que, em grande medida, os biólogos têm considerado pouco relevante para alterações “criativas” do metabolismo.

Em geral, estes genes de manutenção são analisados para perceber o que acontece quando falham - e, na maioria dos casos, o resultado é a morte celular.

Fora desses cenários, costuma assumir-se que “rotina é rotina”. Algo semelhante ocorre com as citoquininas, hormonas vegetais ligadas ao crescimento, à ramificação e à floração: há enzimas que regulam activamente o desenvolvimento e outras que parecem limitar-se a assegurar tarefas de base.

Entre estas últimas está o FveIPT2, que aparenta manter processos de fundo a funcionar, em vez de conduzir directamente trajectórias de desenvolvimento.

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

Aumento dramático da actividade do gene

Para testar o impacto, a equipa criou plantas de morango que sobre-expressavam o FveIPT2, levando o gene a operar a níveis muito acima do normal.

Duas linhas modificadas avançaram para ensaios, lado a lado com plantas selvagens, em condições equivalentes.

Numa das linhas, o gene funcionou cerca de oito vezes acima dos controlos. Na outra, a actividade aproximou-se de 49 vezes a dos controlos - muito para além do que uma planta não modificada costuma produzir.

Depois, foi uma questão de acompanhar o crescimento. As plantas floresceram dentro do calendário esperado e a frutificação ocorreu no momento habitual.

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

Fruto mais rico, produtividade semelhante

A primeira surpresa foi aquilo que não aconteceu. Aos 40 dias e novamente aos seis meses, as plantas modificadas igualavam as plantas selvagens em tamanho e aparência.

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%.

Em paralelo, subiram também os flavonoides totais e os compostos fenólicos. Visualmente, o fruto ganhou mesmo um tom de vermelho ligeiramente mais escuro.

O mais inesperado foi que estes ganhos não vieram acompanhados de perdas no crescimento nem na doçura. Mais antioxidantes, com a mesma produtividade e um nível de doçura semelhante, não era o resultado esperado.

Números de antocianinas disparam

Os dados de metabolitos deixaram claro o tamanho do efeito. Entre 1,058 compostos detectados em frutos maduros, quase setecentos diferiam entre plantas modificadas e plantas selvagens.

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

Outra variante de cianidina ficou quase dez vezes acima. O cloreto de pelargonidina chegou a perto de 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 doenças cardiovasculares e neurodegenerativas em humanos.

No fruto modificado, tanto os genes que produzem estes compostos como os reguladores que activam a via metabólica apresentavam níveis de actividade mais elevados.

Aroma mais doce com menos “aguarrás”

A cor não conta toda a história, e boa parte da reputação do morango vem do cheiro.

Dos 47 terpenoides medidos, 24 aumentaram. Os maiores saltos ultrapassaram ambos o aumento de dez vezes.

O linalol - composto associado a notas doces e florais nos morangos - subiu de forma expressiva.

Em contrapartida, o α-pineno, que dá um perfil mais resinoso, tipo aguarrás, associado a bagas de menor qualidade, desceu 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 oculta

Os investigadores esperavam que a cascata passasse pela sinalização clássica de citoquininas, mas não foi isso que observaram.

Essa via deveria activar genes marcadores específicos, que aumentam sempre que as hormonas citoquininas entram em acção.

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

Isto sugere que, seja qual for o papel do FveIPT2, a via hormonal convencional pode não ser o motor principal.

A função “do dia-a-dia” do gene está ligada à manutenção celular básica: ajustar moléculas que ajudam as células a produzir proteínas.

É possível que essa função de manutenção esteja a conduzir a química do fruto por um mecanismo que contorna por completo a sinalização hormonal padrão.

Para lá do morango silvestre

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

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

Também permanece em aberto a forma exacta como o FveIPT2 desencadeia estas mudanças químicas.

A equipa afastou a hipótese mais óbvia - a via hormonal - mas ainda não identificou o que, no conjunto, está a impulsionar o efeito.

Uma alavanca genética diferente

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

“Ao visarmos um gene do tipo tRNA em vez de reguladores hormonais clássicos, conseguimos melhorar a cor, o aroma e os compostos nutricionais do fruto sem as penalizações no crescimento que muitas vezes acompanham a engenharia metabólica”, afirmou Gan.

Isto oferece aos melhoradores uma alavanca alternativa. Programas de morango que procuram cor mais escura, aroma mais rico e antioxidantes mais elevados já não têm de aceitar uma diminuição de produtividade.

Se genes semelhantes actuarem da mesma forma em maçãs, pêssegos ou uvas, o conjunto de ferramentas aumenta substancialmente.

Genes antes descartados poderão afinal estar entre os alvos mais valiosos que a ciência dos frutos ainda não explorou totalmente.