Estudo de Caso

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Fundamentos da 
Biotecnologia Ambiental
Estudo de 
Caso
Professores
Me. Gustavo Affonso Pisano Mateus
Me. Francieli das Chagas
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Unicesumar
estudo de 
caso
TOMATE TRANSGÊNICO E A PRODUÇÃO DE ANTOCIANINA
O metabolismo é o conjunto de reações químicas que continuamente ocorrem em cada 
célula. Determinadas enzimas específicas, presentes nas células, garantem a direção dessas 
reações por meio da catálise enzimática, constituindo as conhecidas rotas metabólicas.
O metabolismo primário é essencial para o desenvolvimento e a sobrevivência das 
plantas, o que se caracteriza por uma grande produção e por funções importantes destes 
metabólitos. O metabolismo secundário está associado à biossíntese de micromoléculas 
com diversidade e complexidade estrutural, em pequena escala e com distribuição restrita.
Os metabólitos secundários estão, normalmente, associados às adaptações ao meio, como 
defesa contra herbívoros e microrganismos, proteção contra raios UV, atração de poliniza-
dores e de animais dispersores de sementes. Muitos metabólitos são de grande importância 
nas áreas farmacêutica, alimentícia e agronômica, assim como na indústria de perfumes. 
A diversidade de cores presentes nas flores e nos frutos ocorre devido à presença de 
pigmentos produzidos pelo metabólito secundário das plantas. No grupo dos compostos 
fenólicos, pertencentes à classe de flavonoides, estão as antocianinas. Normalmente, são 
pigmentos solúveis armazenados no vacúolo das células nos tecidos de flores e frutos, as-
sociados à atração de polinizadores e de animais para a dispersão de sementes, ou quando 
a planta encontra-se em condições de estresse da alta radiação.
A antocianina é um composto de grande importância para a alimentação humana. 
Diversos estudos têm relacionado o composto à proteção contra doenças coronárias, às 
melhorias na visão, à prevenção ao colesterol, à atividade anti-inflamatória e anticarcinogê-
nica, à prevenção da obesidade e da diabetes e, principalmente, à atividade antioxidante.
O tomate comercial Solanum lycopersicum é rico em carotenoides (licopeno e fitoeno), 
apresentando baixas quantidades de antocianina (usualmente, não produz). Enquanto outros 
gêneros (Solanum melongena – berinjela, e Capsicum spp. - pimentas) da mesma família 
possuem altas quantidades do composto.
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caso
Algumas espécies selvagens da família dos tomates também apresentam antociani-
na. Pesquisadores descobriram que o tomate comercial não produz o composto devido à 
ausência de uma enzima conhecida como Naringenin chalcone (intermediária na via bios-
sintética dos flavonoides). Essa enzima (expressa a partir de um gene estrutural) somente é 
produzida na presença de determinado fator de transcrição (FT), um peptídeo expresso de 
um gene regulatório que controla a presença da Naringenin chalcone na célula.
A ausência da enzima Naringenin chalcone na rota metabólica da antocianina está as-
sociada a alguma mutação no gene regulatório responsável por FT, que ativa a expressão 
gênica dessa enzima importante na rota metabólica do composto.
Considerando os fatores relevantes para a expressão da antocianina no tomate comer-
cial, um importante alimento presente na dieta humana, foi desenvolvido artificialmente, 
por meio da tecnologia do DNA recombinante, um vetor plasmidial preparado com uma 
sequência de nucleotídeos codificantes do fator de transcrição TF envolvido na expres-
são da maioria dos genes estruturais da via metabólica de flavonoides, incluindo a enzima 
Naringenin chalcone.
A sequência de nucleotídeos inserida no plasmídeo foi previamente isolada do genoma 
da flor popularmente conhecida como boca-de-leão (Antirrhinum majus), por meio de uma 
endonuclease com sítio de restrição que flanqueia o gene de interesse. Posteriomente, o 
DNA recombinante foi inserido em uma célula bacteriana da espécie Agrobacterium tume-
faciens como hospedeira para a amplificação do fragmento de interesse, e também para a 
transformação dos explantes dos cotilédones do tomate.
Finalmente, os explantes infectados por meio da bactéria foram regenerados via cultura 
de tecidos in vitro. Nas plantas transformadas, ocorreu a inserção do segmento T-DNA do 
plasmídeo, levando também o DNA exógeno de interesse.
As plantas transformadas produziram tomates roxos com alto nível de antocianina por 
mg do fruto. Entretanto, devido às questões de biossegurança alimentar que envolvem a li-
beração de transgênicos, o alimento ainda não pode ser produzido comercialmente no Brasil.