Uma equipe da Embrapa Arroz e Feijão, de Goiás, realizou pela primeira vez, a edição de genes do feijão para desenvolver nova variedade que melhora a digestibilidade humana.
Os genes eliminados são do grupo de substâncias chamado rafinose, um tipo de composto conhecido por causar desconforto digestivo e gases.
Genes de feijão retirados causam gases em humanos
Os cientistas conseguiram eliminar genes relacionados à produção de oligossacarídeos (carboidratos) da família rafinose, a partir do conhecimento do genoma do feijão e do pelas ferramentas de engenharia genética de sistemas CRISPR (sigla em inglês para Repetições Palindrômicas Curtas Agrupadas e Regularmente Interespaçadas).
No estudo inédito, dois genes do genoma da planta foram desativados. De acordo com os pesquisadores da Embrapa em Biologia Molecular Josias Correa e Rosana Vianello, a pesquisa analisou os teores de oligossacarídeos do grupo rafinose em diferentes tecidos e fases de desenvolvimento da planta de feijão.
Essas informações foram avaliadas em relação ao conhecimento já produzido pelo estudo do genoma do feijão, sequenciado há quase dez anos.
O objetivo foi conhecer o padrão de expressão dos genes alvo potenciais que estariam por trás da biossíntese de rafinose. Nesse processo, os pesquisadores investigaram o padrão de expressão de genes, e dois deles, rafinose e estaquiose – outro oligossacarídeo de difícil digestão –, foram identificados e inativados.
Esses genes tiveram sua expressão bloqueada, por meio da adaptação de ferramentas de edição gênica.
“No caso de características relacionadas à qualidade tecnológica e nutricional de grãos, a técnica emerge como uma importante ferramenta para editar genes específicos e, com isso, realizar um melhoramento de precisão, abrindo novas perspectivas para o desenvolvimento de variedades mais atrativas para produtores e consumidores”, afirma Vianello.
Gerações de plantas editadas
Segundo a pesquisadora, a próxima etapa desse estudo, já em andamento, é o avanço de gerações de plantas editadas com os genes da rota de rafinose desativados. Isso implica, em ambiente controlado de casa de vegetação, o plantio de sementes, o crescimento de plantas, a colheita e o replantio de sementes. A intenção, como em todo processo de melhoramento genético, é tornar estável essa nova característica.
“A geração editada T0 está produzindo sementes T1. Vamos plantar T1 e esperamos que a edição seja transmitida para a próxima geração. Somente com o avanço das gerações, de T1 para T2 e de T2 para T3, teremos as edições em homozigose (o que torna a característica editada com herdabilidade estável) e poderemos avaliar o fenótipo das plantas (conjunto de características resultante da interação com o ambiente), além de testar linhagens em diferentes locais que poderão se tornar uma nova variedade”, destaca Vianello.
Todo esse trabalho pode levar ao lançamento de uma variedade editada geneticamente em um período entre cinco a oito anos.
Essa pesquisa faz parte de um projeto intitulado: “Desenvolvimento e aplicação de novas soluções biotecnológicas no melhoramento genético do feijão-comum”, financiado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), sob a liderança do pesquisador da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia Francisco Aragão.
Sistema digestivo humano não digere moléculas da família rafinose
O feijão é fonte de aminoácidos, fibras e minerais importantes para a saúde. Apesar disso, o grão, assim como outros alimentos, possui fatores antinutricionais, a exemplo de ácido fítico, taninos e carboidratos do tipo oligossacarídeos, do qual a família da rafinose faz parte.
O sistema digestivo humano não produz as enzimas necessárias para digerir moléculas da família rafinose.
Apesar disso, existem microrganismos no trato intestinal capazes de digeri-la, mas, nesse processo, a fermentação pode resultar na produção de dióxido de carbono, hidrogênio e metano, que são componentes causadores de gases. Esse fato ocorre também em outros alimentos como lentilha, repolho, brócolis, aspargo, couve-de-bruxelas e grãos integrais.
A pesquisa realizada reduz fatores antinutricionais como as rafinoses, uma vez que houve a eliminação de genes na planta que acionam a rota de produção desses compostos.
Diminuição do processo de gases ao comer feijão
Uma das alternativas mais comuns para melhorar a digestão, no caso do feijão, é o que se pode fazer em casa: colocar os grãos de molho de um dia para o outro e trocar a água de imersão.
“Tesoura molecular” para cortar DNA
A engenharia genética ganhou nova perspectiva a partir de sistemas baseados em CRISPR. O processo de edição de material genético passou a ser mais ágil e preciso, abrindo possibilidades para a geração de novos produtos, não apenas na alimentação, mas também cultivares e bioinsumos que podem ajudar a combater pragas e doenças no campo ou tornar plantas mais tolerantes ao veranico, por exemplo.
O conhecimento que possibilita usar sistemas CRISPR, uma espécie de guia para as pesquisas atuais, é fruto de um trabalho publicado em 2012 por duas cientistas: Emmanuelle Charpentier, do Instituto Max Planck de Biologia das Infecções, e Jennifer A. Doudna, bioquímica da Universidade da Califórnia.
Elas lançaram uma espécie de passo a passo de como aplicar técnicas baseadas em CRISPR que funcionam como uma “tesoura”, sendo possível cortar uma parte específica do DNA, fazendo com que a célula produza ou não determinadas moléculas. Por causa disso, Charpentier e Doudna ganharam o Prêmio Nobel de Química de 2020.
