Casi studio di piante con contento di sostanze nutraceu2che
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Casi studio di piante con contento di sostanze nutraceu2che
Casi studio di piante con contento di sostanze nutraceu.che o<enute mediante ingegneria gene.ca Antonella Leone Dipar.mento di Farmacia Università di Salerno Modificazione di alcuni componen. delle vie metaboliche e prodoA nutriteu.ci Modifica dei Lipidi nuovi oli con un più alto contenuto di PUFA Modifica dei carboidra. • amido meno digeribile -‐Transito intes;nale -‐diabete • barbabietola che produce fru>ano invece di saccarosio meno calorie Aumento del contenuto di vitamine alleviare i problemi di carenze Aumento del contenuto di aminoacidi essenziali Aumento del valore nutrizionale GOLDEN RICE: Il riso dorato Vitamina A La vitamina A (retinolo) è essenziale alla crescita umana. Il nostro corpo non produce vitamina A, e la possiamo incamerare dalla dieta per due vie: - 50% come pro-Vitamina A dei carotenoidi delle piante che viene convertita il vitamina A nell’intestino. - Assunzione diretta da alimenti animali e supplementi. Tutti i carotenoidi che contendono anelli β possono essere convertiti in retinolo, e una delle più importanti pro-vitamine è il β-carotene Conversione del beta-‐ carotene in vitamina A nell’uomo Deficenza in vitamina A 400 milioni di persone sono a rischio per deficienza in vitamin A (VAD), in particolare in Asia e Africa. circa 2.5 milioni delle morti annue riguardano bambini sotto i 5 anni VAD rende I bambini particolarmente suscettibili ad infezioni. 0.5 milioni di bambini diventano cieci a causa della VAD Il ricorso a supplementi in vitamina A è riuscito a ridurre I problemi del 50% nelle aree soggette, ma ciò risulta molto oneroso e non utilizzabile in tutte le aree. Punto di patyenza E1 PP IPP PP E2 DMAPP GGPP-sintasi PP due molecole di GGPP GGPP E3 Phytoene-Synthase Phytoene Synthase Phytoene Desaturase Phytofluene E4 E5 (Cis/trans Isomerase?) ζ-Carotene E6 ζ-Carotene Desaturase E7 Lycopene cis/trans Isomerase E8 α, β-Lycopene Cyclase Phytoene Neurosporene Lycopene β-Carotene α-Carotene Sono espressi questi geni nell‘endosperma del riso ?? Biosintesi del carotenodi Fitoene Carotene Licopene α Carotene Luteina Luteina- 5-6 eposside β carotene Zeaxantina Anteraxantina Violaxantina Neoxantina Biosintesi di terpeni in pinata CYTOPLASM MVA pathway MITOCHONDRIA Ubiquinones FPP Ace.l-‐Coa AACT x2 Acetoacetyl-‐CoA HMGS HMG-‐CoA PMK PMD Cytokinins Thiamine DXR MEP CMS CDP-‐ME CMK MCS ME-‐cPP HDS HMBPP MVPP IDS DMAPP IDI IPP IPP IDI DMAPP x3 GGPP x1 x3 x2 FPS Sesquiterpenes DXS DXP CDP-‐MEP MVP GGPS PLASTID G3P+Pyruvate DMAPP MVA MVK Pyridoxol FPS IPP MHGR MEP pathway FPP Phytosterols Brassinosteroids GPS GPP Monoterpenes Chlorophylls Carotenoids Tocopherols ABA Phylloquinones Plastoquinones Gibberelins Polyprenoids Isoprene GGPS GGPP Diterpenes E1 PP IPP Endosperma riso PP E2 GGPP-Synthase E3 Phytoene-Synthase Phytoene Desaturase Phytofluene E4 E5 (Cis/trans Isomerase?) ζ-Carotene E6 ζ-Carotene Desaturase E7 Lycopene cis/trans Isomerase E8 α, β-Lycopene Cyclase DMAPP PP GGPP Phytoene Neurosporene Lycopene β-Carotene α-Carotene GGPP, il precursore generale dei terpeni, è sintetizzato nell‘endosperma di cariossidi di riso: il gene GGPP sintasi è espresso ...ma non sono espressi gli a E1 PP IPP Wild-type rice endosperm PP E2 GGPP-Synthase E3 Phytoene-Synthase Phytoene Synthase Phytoene Desaturase Phytofluene E4 E5 (Cis/trans Isomerase?) ζ-Carotene E6 ζ-Carotene Desaturase E7 Lycopene cis/trans Isomerase E8 α, β-Lycopene Cyclase DMAPP PP GGPP Phytoene Neurosporene Lycopene β-Carotene α-Carotene Difficile esprimere sei geni nella cariosside di riso !!! I batteri sono più „smart“ transformed E. coli Erwinia carotovora operone crtE ORF2 ORF3 ORF4 crtX crtY crtI crtB ORF6 CrtI sostituisce 4 geni vegetali crtZ ORF12 Carotene Desaturasi Cianobatteri e Piante Batteri 15-cis-Phytoene E4 E5 15-cis-Phytoen PDS Ζ-ISO ?? 9, 15, 9‘-tri-cis-z-Carotene gene CRTI E6 ZDS 9, 9‘-di-cis-z-Carotene E7 CRTISO 7, 9, 9‘, 7‘-tetra-cis-Lycopene all-trans-Lycopene all-trans-Lycopin Il gene batterico CrtI costituisce una scorciatoia B Plant Desaturation pathway CrtI shortcut A E1 PP IPP Wild-type rice endosperm PP E2 GGPP-Synthase E3 Phytoene-Synthase Phytoene Desaturase Phytofluene E4 E5 (Cis/trans Isomerase?) ζ-Carotene E6 ζ-Carotene Desaturase E7 Lycopene cis/trans Isomerase DMAPP PP GGPP E3 Phytoene CrtI Neurosporene Lycopene E8 β-Carotene α, β-Lycopene Cyclase α-Carotene Tre geni invece di sei!!!! Co-trasformazione con due vettori Gt1p 35Sp (1) pZPsC E3 (PSY) aph IV E,4,5,6,7 (tp-CrtI) 35Sp Gt1p (2) pZLcyH Gt1p tp aphIV E8(ß-LCY) promotore glutelina, proteina di riserva dell’endosperma di riso peptide di transito ssRubisco igromicina fosfotransferasi ‘Engineering provitamin A (ß -carotene) biosynthetic pathway into (carotenoid-free) rice endosperm’. Ye et al., Science 287,303-305 (2000). Due T-DNA codificanti per 3 geni della pro-vitamin A (più il gene marcatore selettivo) sono stati introdotti insieme via Agrobacterium attraverso co-transformation LB RB pro Narciso 1 ter LB pro Narciso 2 Narciso 1 = phytoene synthase Narciso 2 = lycopene ß-cyclase ter pro pro tp Erwinia Hyg resis ter ter RB con il proprio TP e il promotore specifico della proteina di riserva gluetlina (GT1 promoter) Erwinia = Erwinia double desaturase – con il TP aggiunto e sotto il controllo del 35SCaMV promoter La granella del riso transgenico mostrava un colore giallo oro brillante (GOLDEN RICE). La migliore linea aveva l’85% di carotenoidi come ß-carotene …Golden rice 1 4,8 – 7,1 µg/g beta carotene Un secondo costrutto senza il gene per la licopene ciclasi ! aph IV Gt1p 35Sp pB19hpc E3 (PSY) E4,5,6,7 (tp-CrtI) 0.018 0.016 Single transformant hpc 2b 0.006 α-Carotene Lutein 0.008 Zeaxanthin 0.012 0.010 non necessario esprimere la licopene ß-ciclasi ß-Carotene 0.014 0.004 0.002 0.000 -0.002 0 20 40 60 80 100 Ye et al., 2000; Science 287:303 We just need to bridge a gap!! E1 PP PP IPP E2 GGPP-Synthase E3 Phytoene-Synthase Phytoene Synthase Phytoene Desaturase Phytofluene E4 E5 (Cis/trans Isomerase?) ζ-Carotene Neurosporene E6 ζ-Carotene Desaturase Lycopene E7 Lycopene cis/trans Isomerase DMAPP Wild-type rice endosperm PP E3 GGPP Phytoene CrtI E8 β-Carotene Xanthophylls α-Carotene α, β-Lycopene Cyclase Solo due geni sono necessari!! Schaub et al. (2005), Plant Physiol. 138: 441 Produzione del ‘Golden Rice’ Paine, J.A., Shipton, C.A., Chaggar, S., Howells, R.M., Kennedy, M.J., Vernon, G., Wright, S.Y., Hinchliffe, E., Adams, J.L., Silverstone, A.L. & Drake, R. (2005).Improving the nutritional value of Golden Rice through increased pro-vitamin A content Nature Biotechnology 23:482-487. In molte pathways biosintetiche multi steps esistono degli steps limitanti. Il collo di bottiglia in questo caso era rappresentato dalla attività enzimatica di PSY (gene codificante per la phytoene synthase) . Dopo aver provato diversi gene PSY provenienti da diverse fonti è stato provato che la combinazione gene del mais e del riso davano la migliore combinazione Produzione del ‘Golden Rice’ Golden Rice2 ottenuto accumula 37 µg/g di carotenoidi di cui 31 µg/g ßcarotene circa 23 volte quello del Golden Rice1. pZPsC pZLcyH pSYN12424 Golden rice 1 37 mg per kg di cariosside Golden rice 1 1,6 mg/kg cariosside Figura 10.11. Contenuto in provitamina A nel golden rice. a) riso indica non modificato geneticamente e normalmente privo di carotenoidi nella cariosside; b) golden rice 1 con un contenuto in carotenoidi medio di per kg di cariosside; c) golden rice 2 con un contenuto in carotenoidi fino a 37 mg per kg di cariosside. uno degli articoli che presenterete! Ingegneria metabolica dei carotenoidi in piante diverse Modificazione di alcuni componen. delle vie metaboliche e prodoA nutriteu.ci Modifica dei Lipidi nuovi oli con un più alto contenuto di PUFA Modifica dei carboidra. • amido meno digeribile -‐Transito intes;nale -‐diabete • barbabietola che produce fru>ano invece di saccarosio meno calorie Aumento del contenuto di vitamine alleviare i problemi di carenze Aumento del contenuto di aminoacidi essenziali Aumento del valore nutrizionale Aumento del contenuto in amminoacidi essenziali Carenza di amminoacidi essenziali ¥ Lisina e metionina sono, rispettivamente, gli amminoacidi essenziali limitanti delle carenti delle proteine di riserva dei semi cereali e dei legumi ¥ Il basso contenuto in Lys e Met diminuisce il valore nutrizionale di queste due colture del 50–75%, rispetto a diete con un contenuto bilanciato di amminoacidi essenziali ¥ La carenza di questi aa causa deficienze non specifiche nell’uomo, quali un più alto rischio a contrarre malattie, ritardo mentale e nello sviluppo fisico di bambini/e Sindrome conosciuta come PEM Protein-Energy Malnutrition (PEM) ¥ ¥ La WHO stima che circa il 30% delle popoalzione dei Paesi in via di sviluppo soffre per queste carenze Via biosinte>ca semplificata della lisina, me>onina, treonina e isoleucina aspartato DHDP di-‐idrodipicolinato glicina treonina OPH O-‐fosfo-‐omoserina ASD aspartato semialdeide AK apartato chinasi DHDP sintasi lisina TS treonina sintasi me>onina SAMS adenosin-‐me>onina isoleucina CGS cista>onina γ sintasi MGL me>onina γ liasi LKR/SDH enzima bifunzionale degradativo Lys-ketoglutarate reductase/ saccharopine dehydrogenase SAMS S-‐adenosin-‐me>onina sintasi Carenza di amminoacidi essenziali il gene batterico feedbackinsensitive DHDPS gene (isolato da Corynebacterium glutamicum) sovra-espresso sotto il controllo di un promotore endosperma o embrione-specifico (b32 del gene dell’albumina dell’endosperma)! ! Una sequenza “invertita e ripetuta” corrispondente alla sequenza parziale del cDNA del gene ! LKR/SDH inserita in un introne di una cassetta di espressione che contiene il cDNA del gene CordapA! ! L’espressione di questo transgene genera un RNA double-strand del mRNA del gene LKR/SDH Frizzi, A. et al (2008) Modifying lysine biosynthesis and catabolism in corn with a single bifunctional expression/silencing transgene cassette. Plant Biotechnol. J. 6, 13– 21. Tecnologia RNAi per l’inibizione dell’espressione di un gene Carenza di amminoacidi essenziali Frizzi, A. et al (2008) Modifying lysine biosynthesis and catabolism in corn with a single bifunctional expression/silencing transgene cassette. Plant Biotechnol. J. 6, 13–21. ‘Increased nutritive value of transgenic potato by expressing a nonallergenic seed albumin gene from Amaranthus hypochondriacus’ Chakraborty et al., PNAS 97, 3724-3729 (2000) La patata, la quarta coltura nel mondo, è utilizzata per produrre alimenti, mangimi, amido e alcool. Limitata in lisina, tirosina, metionina e cisteina La proteina AmA1 presenta una serie di vantaggi : (i) rispetto ad altre proteine di riserva dei semi, ha una composizione amminoacidica molto equilbrata, superiore a alla composizionale ottimale consigliata dalla WHO; (ii) è una proteina non allergenica (iii) rispetto ad altre proteine di riserva dei semi, AmA1 è codificata da un singolo gene à aspetto utile per la trasformazione genetica ‘Increased nutritive value of transgenic potato by expressing a nonallergenic seed albumin gene from Amaranthus hypochondriacus’ Chakraborty et al., PNAS 97, 3724-3729 (2000) La patata, la quarta coltura nel mondo, è utilizzata per produrre alimenti, mangimi, amido e alcool. Limitata in lisina, tirosina, metionina e cisteina Patate trasformate con gene di Amaranthus hypochondriacus che codifica per la produzione di albumina in nei semi presentano un buon bilanciamento aminoacidico 2 costrutti alternativi. Promotore constitutivo o tuberospecifico ( p35S CaMV AmA1 pGBSS AmA1 Nos 3’ Nos 3’ pSB8 pSB8G l’espressione nei tuberi è da 5 a 10 volte maggiore quando si utilizza il promotore GBSS (granule-bound starch synthase ) piuttosto chi il 35S ‘Increased nutritive value of transgenic potato by expressing a nonallergenic seed albumin gene from Amaranthus hypochondriacus’ Chakraborty et al., PNAS 97, 3724-3729 (2000) Cambiamenti qualitativi proteici nelle patate transgeniche contenuto in aminoacidi essenziali da 3 a 5 volte più elevato Contenuto proteico totale incrementato del 35-45% 8- Fold increase 4- 1D E S G H R T A P Y V M C I L F K Amino acid Le piante producono il doppio rispetto al wild-type L’albunia di Amaranthus non è allergenica : - già utilizzata come farina in Messico e Sud America - test iperallergenici condotti su animali come mangime non evidenziano reazioni allergiche Modificazione di alcuni componen. delle vie metaboliche e prodoA nutriteu.ci Modifica dei Lipidi nuovi oli con un più alto contenuto di PUFA Modifica dei carboidra. • amido meno digeribile -‐Transito intes;nale -‐diabete • barbabietola che produce fru>ano invece di saccarosio meno calorie Aumento del contenuto di vitamine alleviare i problemi di carenze Aumento del contenuto di aminoacidi essenziali Aumento del valore nutrizionale Inulina u u Oligosaccaride di riserva tipico delle Asteraceae (Composite). u Polimero solubile di fruttosio, non digeribile dall’uomo u Capacità di favorire la digestione e ridurre la produzione di gas intestinali u Capacità di elevare la percentuale di Bifidobacteria nella flora microbica intestinaleà diminuzione della carica batterica di batteri nocivi u Aumentato assorbimento di calcio, ferro e magnesio u Non aumenta la glicemia à adatta anche all'alimentazione dei diabetici u Possibile effetto positivo sulla concentrazione di colesterolo e trigliceridi nel siero u Possibile effetto protettivo nei confronti del cancro al colon u Ha un leggero sapore dolce, ma non viene assorbito àdieta diabetici TipoII u Il valore energetico è circa la metà di un carboidrato digeribile 1 - 2 kcal/gr Inulina n o m = numero di unità di fruIosio G = glucosio, F = fruIosio Piante che sinte>zzano inulina • • • • • • • • Asparago Banana Cicoria Aglio Porro Carciofo di Gerusalemme Cipolla Grano Via biosinte>ca dell’inulina L’enzima 1-‐SST catalizza la reazione a par>re da due molecole di saccarosio con la formazione di β-‐D-‐glucosio e 1F-‐beta-‐D-‐fruIosil saccarosio (la molecola più piccola che può essere classificata come inulina 1-‐kestoaldoso saccarosio La sintesi avviene nel vacuolo 1-‐SST β-‐D-‐glucosio 1,6-‐kestotetraosio β-‐D-‐glucosio 1-‐FFT saccarosio 1-‐saccarosio-‐ saccarosio -‐ fruIosil-‐ transferasi 1,6-‐kestotrioso 1,2-‐β-‐ fruIano1F fruIosil-‐ transferasi 1,1-‐kestotetraosio β-‐D-‐ glucosio 6-‐kestotrioso saccarosio saccarosio 6G-‐kestotrioso L’allungamento del polimero di inulina con>nuta grazie all’aggiunta di molecole successive di fruIosio, derivate sempre dal saccarosio, ad opera dell’enzima 1-‐FFT potato inulin molecule La sintesi dei fruttani avviene nei vacuoli cell. Vijn I , and Smeekens S Plant Physiol. 1999;120:351-360 ©1999 by American Society of Plant Biologists RB 35S-‐CaMV 1-‐SST nos-‐ter neomycin phosphotransferase II (NPTII) kanamycin resistance gene P nos-‐5 nptII LB nos-‐ter pBIN19 RB LB 35S-‐CaMV 1-‐FFT nos-‐ter P nos-‐5 nptII nos-‐ter pBIN19 1-‐SST 1-‐FFT 1-‐saccarosio-‐saccarosio -‐fru<osil-‐transferasi 1,2-‐β-‐fru<ano 1F fru<osil-‐transferasi con il pep.de di transito vacuolare Piante di patata trasformate con u 1-‐SST 2 3 4 5–7 sucrose, ! 1-kestose, ! nystose, ! oligofructans piante trasformate piante NT Piante di patata trasformate con u 1-‐SST DPà degree of polimeriza>on Piante di patata trasformate con u 1-‐SST + 1-‐FFT ! Conclusione ! ! aumento del contenuto in Inulin (5% del peso secco dei tuberi delle piante transgeniche ! Modificazione di alcuni componen. delle vie metaboliche e prodoA nutriteu.ci Modifica dei Lipidi nuovi oli con un più alto contenuto di PUFA Modifica dei carboidra. • amido meno digeribile -‐Transito intes;nale -‐diabete • barbabietola che produce fru>ano invece di saccarosio meno calorie Aumento del contenuto di vitamine alleviare i problemi di carenze Aumento del contenuto di aminoacidi essenziali Aumento del valore nutrizionale Gli acidi grassi Omega-3 and Omega-6 hanno proprietà nutrizionali e terapeutiche Omega-‐3 acido α-‐linolenico (C18:3 ω-‐3) EPA (C20:5 ω-‐3 ) DHA (C22:6 ω-‐3) Omega-6 o Acido linoleico coniugato (CLA) Perchè gli omega-3 e omega-6 sono benefici per la salute? Omega-‐3 • prevenzione delle malattie cardiovascolari CLA (Conjugated LA) (omega6) • aumenta la formazione ossea • miglioramento del sistema immunitario • attività antiossidante • riduzione dell’infiammazione • migliora le funzioni immunitarie • sviluppo cerebrale dei neonati • • sviluppo della retina nei neonati proprietà anti-diabetiche (diabete di tipo 2) • migliora l’apprendimento • riduzione della massa grassa • protezione della vista • attività anti-aterosclerosi • ritarda “invecchiamento” mentale… • proprietà anticancerogena Koletzko et al. (2008) - World Association of Perinatal Medicine Dietary Guidelines Working Group (2008) J Perinat Med. 36(1) 5-14 J. Am. Coll. Nutr. (2000) Acidi grassi poliinsaturi: differenze strutturali e metaboliche Classe n-6 Classe n-3 H 3C H 3C COOH COOH Acido Linoleico Acido α-linoleico H 3C H 3C Acido Arachidonico H 3C COOH COOH Acido Docosapentaenoico COOH Acido Eicosapentaenoico (EPA) H 3C COOH Acido Docosaesaenoico (DHA) Biosintesi dei principali acidi grassi a catena lunga appartenenti alle famiglie ω-3 e ω-6 ALA Enzimi chiamati elongasi e GLA desaturasi sono coinvolti nella biosintesi sia degli acidi grassi ω-3 sia ω-6 e convertono gli acidi grassi LA e ALA in acidi grassi a lunga catena SDA SDA Omega-‐3 Canola and Soybean oil Scientific Progress n Multi-gene Non-‐transgenic ω-‐3 90 80 Fatty Acid (wt%) expression n Soybean transformation n Omega-3 oil production 100 70 60 50 40 30 Canola Soybean Steari-‐ New biodonic available acid Omega-3 18:4 Other polyunsaturates Monounsaturates 20 10 0 Saturates Control Biotech Control Biotechin CVD Omega-3 Deficiency Implicated Echium oil, derived from the seeds of Echium Plantagineum, is enriched in stearidonic acid (SDA; 18:4 ω-‐3), which is the immediate product of Δ-‐6 desatura.on of 18:3 ω-‐3 to 18:4 Contenuto in LCP-‐UFA in salmone e in differen. piante transgeniche Aumento della biosintesi di metaboliti secondari bioattivi ©2011 by American Society of Plant Biologists Via biosintetica degli antociani nelle piante Molto complessa, molti geni biosintetici coinvolti identificati fattori di trascrizione che controllano in maniera coordinata l’epressione di molti geni di questa via metabolica Antirrhinum majus delila fattore di trascrizione bHLH( basic-helixloop-helix) Rosea1 fattore di trascrizione R2R3-MYB E8 promotore frutto-specifico di un gene della biosintesi dell’etilene (ormone della maturazione dei frutti climaterici) WT del/ros del/ros (line C) (line N) Analisi molecolare L’espressione della maggior parte dei geni della via biosintetica degli antociani è attivata nei frutti di piante di pomodoro che sovra-esprimono i TF Delila e Rosea di Antirrhinum majus Analisi HPLC Antioxidant capacity of purple compared to red tomatoes Red tomato – supplemented pellets Purple tomato – supplemented pellets p53-/p53- knockout mice Life span, pathology Diet Number of mice Average Lifespan (days) Std Error Maximum Lifespan (days) Standard diet 24 142.0 8.7 211 Diet supplemented with 10% red tomato powder 15 145.9 12.6 213 Diet supplemented with 10% purple tomato powder 20 182.2 8.6 260 Effect of Chronic Consumption of Anthocyanins on the Sensitivity to ex Vivo IschemiaReperfusion Injury as Assessed by Infarct Size in Rats.Open symbols represent individual values, and closed symbols are means ± 6 se, n = 10/group. *Different from anthocya... Martin C et al. Plantcell 2011;23:1685-1699 ©2011 by American Society of Plant Biologists Acido clorogenico Acido clorogenico " Anti-ossidante " Protezione contro la perossidazione dei lipidi " Previene la carcinogenesi rimuovendo radicali tossici Via biosinte>ca dell’acido clorogenico Aumento di ca 2 volte il contenuto in CGA nei frutti di pomodoro transgenico I fitoestrogeni I FITOESTROGENI Sono sostanze naturali, prodotte dalle piante, che hanno un’azione simile agli estrogeni, gli ormoni femminili. La loro attività biologica, è in media 1000 volte più lieve rispetto agli estrogeni endogeni prodotti dal corpo umano. Principali classi • ISOFLAVONI (legumi, soia, lenticchie, piselli, fagioli) • LIGNANI (cereali, frutta, vegetali) • CUMESTANI (germogli di trifoglio, foraggio) I RECETTORI ESTROGENICI FITOESTROGENI PREVENZIONE DI MALATTIE CARDIOVASCOLARI CANCRO AL SENO OSTEOPOROSI 2 E’ possibile aumentare ulteriormente il contenuto di isoflavoni nelle piante? Ingegneria genetica e metabolica IFS INGEGNERIA METABOLICA DEGLI ISOFLAVONOIDI Isoflavone-sintasi 35S-CaMV IFS Biosintesi dei flavonoidi Plasmide di A. tumefaciens Piante non trasformate genisteina n IFS1 Piante che sovraesprimono il gene IFS1 Via biosinte.ca degli isoflavoni Sovra-‐espressione del gene IFS in combinazione con altri geni della via biosinte.ca degli isoflavoni antisenso Sintesi di genisteina in piante transgeniche di petunia, tabacco e la<uga Contenuto in genisteina in fruA di pomodoro che sovraesprimono il gene IFS ng /mg FW Allergia ed allergeni alimentari Allergia ed allergeni alimentari Si stima che ca il 2% della popolazione adulata e più dell’8% dei bambini soffre di allergie alimentari. Principali allergeni presente nelle piante Oral Allergy Syndrome (OAS) una allergia che si manifesta solo nella bocca Meccanismi della risposta allergica Antigen Presenting Cells es cellule denditriche mastociti produzione di istamine Ingegneria genetica e riduzione di allergeni /fattori antinutrizionali Target riso allergeni della farina loglio allergene del polline riduzione di asma e febbre da fieno lol p 5 antisenso patata glicoalcaloidi riduzione tossicità tubero solanidina-glucosil trasferasi antisenso anche per l’infanzia Benefici Prodotto genico Specie proteina allergenica riduzione di di 16 kDa asma ed eczema Tecnologia antisenso Il frutto di pomodoro può causare reazioni allergiche i soggetti sensibili: u OAS u Urticaria u Rinite Lyc e3 un allergene prodotto nella buccia di pomodoro buccia polpa LTPG1 e LTPG2-à Lipid transfer Protein aspecifiche Clonaggio del cDNA silenziamento genico mediante RNAi siero di pazienti allergici a pomodoro Tecnologia RNAi per l’inibizione dell’espressione di un gene Vettore puC-RNAi sense antisense Due diversi costrutti per LTPG1 e LTPG2 Analisi Northern Analisi western Ques> da> dimostrano una significa>va riduzione di istamina (10-‐ 100-‐volte) nei basofili di pazien> allergici con estrae proteici da pomodori silenzia> per la proteina Lec e3 concentrazione dell’allergene che intervengono nelle reazioni di ipersensibilità immediata provocando la Rilascio di istamine nei basofili à liberazione di istamina. Sintesi di proteine di interesse farmaceutico L’ Apo-lipoproteina A-I è la maggiore componente proteica delle lipoproteine ad alta densità (HDL) nel plasma questa lipoproteina promuove l’efflusso del colesterolo dai tessuti verso il fegato per la secrezione. Espressione di di questo peptide di 18 aa nel frutto di pomodoro sotto il controllo di un promotore frutto-specifico Nel vettore binario pBI121 il gene GUS è stato sostituito dalla sequenza del peptide mimetico apoA-I 6Fsotto il controllo del promotore frutto-specifico E8 E8 6F Piante transgeniche di promodoro che esprimono il peptide mimetico 6F dell’apo-lipoproteina apoA-I. Topi knock-out incapaci di rimuovere lipoproteine di tipo LDL sviluppano infiammazioni e aterosclerosi con dieta ad alto contenuto in grassi ApoA-I mimetics: tomatoes to the rescue J. Lipid Res. 2013 54:(4) 878-880. Questi topi alimentati con pomodori che esprimono il peptide mimetico 6F hanno • più bassi livelli di infiammazione • livelli più alti di HDL • bassi livelli di acido liso-fosfatidico, che promuove e accelera la formazione di placche nelle arterie Sono in corso ricerche per aumentare il contenuto di sostanze nutriceutiche di molte piante alimentari Sovra-‐espressione del gene OsNAS in piante di riso ed aumento del contenuto in ferro e zinco nell’endosperma Nico>anamine (NA), un agente chelante è presente ubiquitariamente nelle piante superiori. Nelle graminacee è un precursore dei fitosiderofori, sostanze che sono rilasciate nel suolo dall’apparato radicale e che facilitano l’assorbimento del ferro dal suolo Il gene (OsNAS1), che codifica una nicotianamine sintasi è stato fuso al promotore di una proteina seme –specifica (la glutelina) ed usato per trasformare piante di riso Concentrazione di ferro e zinco in cariossidi di riso di piante che sovraesprimono il gene OsNAS Alcune piante transgeniche con qualità nutrizionali migliorate Soia Quantità di lisina Quantità di acidi grassi poli-insaturi Colza Contenuto in acido erucico Caffè Contenuto in caffeina Pomodoro aumento di antiossidanti (licopene etc)