El azafrán es la especia más cara del mundo. Generalmente obtenido del estigma de las flores de Crocus sativa, se necesitan entre 150 000 y 200 000 flores para producir un kilogramo de azafrán.
por la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah
Ahora, los investigadores de KAUST han encontrado una manera de utilizar una planta de jardín común para producir el ingrediente activo del azafrán, un compuesto con importantes aplicaciones terapéuticas y en la industria alimentaria.
El color del azafrán proviene de las crocinas: pigmentos solubles en agua derivados de los carotenoides mediante un proceso catalizado por enzimas conocidas como dioxigenasas de escisión de carotenoides (CCD). Las crocinas también se encuentran, aunque en cantidades mucho menores, en los frutos de Gardenia jasminoides, una planta ornamental utilizada en la medicina tradicional china.
Las crocinas tienen un alto potencial terapéutico, incluido su papel en la protección de las células neurales de la degradación, así como sus propiedades antidepresivas, sedantes y antioxidantes. También tienen un papel importante como colorantes alimentarios naturales.
La cosecha y el procesamiento de estigmas de azafrán recogidos a mano requiere mucha mano de obra. Además, el azafrán solo se cultiva en áreas limitadas del Mediterráneo y Asia. Por lo tanto, los nuevos enfoques biotecnológicos para producir estos compuestos en grandes cantidades tienen una gran demanda.
Los investigadores de KAUST identificaron una enzima dioxigenasa de escisión de carotenoides altamente eficiente de Gardenia jasminoides que produce el dialdehído de crocetina, precursor de la crocina. Ahora han establecido un sistema para investigar la actividad enzimática de CCD en plantas y han desarrollado un enfoque de ingeniería multigénica para la producción biotecnológica sostenible de crocinas en tejidos vegetales .
«La enzima que hemos identificado y la estrategia de ingeniería multigénica podrían usarse para establecer una fábrica de células vegetales sostenible para la producción de crocina en el cultivo de tejidos de diferentes especies de plantas», dice el autor principal del estudio, Xiongie Zheng.
«Nuestro enfoque biotecnológico también se puede utilizar en cultivos, como el arroz, para desarrollar alimentos funcionales ricos en crocina».
El líder del equipo, Salim Al-Babili, dice que el estudio allana el camino para la producción biotecnológica eficiente de crocinas y otros compuestos de alto valor derivados de los carotenoides (apocarotenoides) como productos farmacéuticos en tejidos verdes y otros órganos vegetales ricos en almidón. También destaca la contribución de la diversificación funcional entre genes CCD a la evolución independiente de rutas alternativas de biosíntesis de apocarotenoides en diferentes plantas.
«La mayor parte de nuestro conocimiento sobre la actividad enzimática CCD y la especificidad del sustrato proviene de experimentos que utilizan E.coli modificada para producir diferentes carotenoides», dice.
«La caracterización funcional en plantas, por ejemplo mediante el uso de un enfoque transgénico como el que tenemos aquí, es importante para deducir el papel de los CCD en el metabolismo de los carotenoides y desentrañar su contribución real al patrón carotenoide/apocarotenoide».
La tecnología de la plataforma podría usarse para producir otros importantes compuestos derivados de los carotenoides, incluidos los aromas y colorantes ampliamente utilizados.
“Podría usarse para producir safranal y picrocrocina, por ejemplo, que dan lugar al sabor y aroma característico del azafrán . Estos podrían usarse como aditivos de sabor y también tienen un potencial bioactivo pendiente de exploración”, agrega Zheng.
La investigación fue publicada en Plant Biotechnology Journal .
Más información: Xiongjie Zheng et al, Gardenia carotenoid cleavage dioxygenase 4a es una herramienta eficiente para la producción biotecnológica de crocinas en tejidos vegetales verdes y no verdes,
Plant Biotechnology Journal (2022). DOI: 10.1111/pbi.13901
