O tomilho e o orégano possuem um composto anticâncer que suprime o desenvolvimento do tumor, mas adicionar mais ao molho de tomate não é suficiente para obter um benefício significativo.
Pela Purdue University publicado por Phys.
Pesquisadores da Purdue University deram o primeiro passo para usar o composto em produtos farmacêuticos mapeando sua via biossintética, uma espécie de receita molecular dos ingredientes e etapas necessárias.
“Essas plantas contêm compostos importantes, mas a quantidade é muito baixa e a extração não será suficiente”, disse Natalia Dudareva, distinta professora de bioquímica da Faculdade de Agricultura de Purdue, que co-liderou o projeto. “Ao compreender como esses compostos são formados, abrimos um caminho para a engenharia de plantas com níveis mais elevados deles ou para a síntese dos compostos em microrganismos para uso médico .
A chave para desbloquear o poder dessas plantas é amplificar a quantidade do composto criado ou sintetizar o composto para o desenvolvimento de drogas.
“É um momento incrível para a ciência das plantas agora. Temos ferramentas que são mais rápidas, baratas e fornecem muito mais informações. É como olhar dentro de uma célula; é quase inacreditável.”
O timol, o carvacrol e a timo-hidroquinona são compostos aromáticos do tomilho, orégano e outras plantas da família Lamiaceae. Também possuem propriedades antibacterianas, antiinflamatórias, antioxidantes e outras propriedades benéficas à saúde humana. A timo-hidroquinona demonstrou ter propriedades anticâncer e é particularmente interessante, disse Dudareva, que também é diretor do Centro de Biologia Vegetal da Purdue.
Em colaboração com cientistas da Martin Luther University Halle-Wittenberg na Alemanha e da Michigan State University, a equipe descobriu toda a via biossintética da timo-hidroquinona, incluindo a formação de seus precursores timol e carvacrol, e os compostos intermediários de vida curta ao longo do caminho.
As descobertas alteram visões anteriores da formação desta classe de compostos, chamados monoterpenos fenólicos ou aromáticos, para os quais apenas algumas vias biossintéticas foram descobertas em outras plantas, disse ela. O trabalho é detalhado em um artigo publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences .
“Essas descobertas fornecem novos alvos para a engenharia de compostos de alto valor em plantas e outros organismos”, disse Pan Liao, co-autor do artigo e pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Dudareva. “Não apenas muitas plantas contêm propriedades medicinais, mas os compostos dentro delas são usados como aditivos alimentares e para perfumes, cosméticos e outros produtos.”
Agora que esse caminho é conhecido, os cientistas de plantas podem desenvolver cultivares que produzem muito mais dos compostos benéficos ou podem ser incorporados a microrganismos, como o fermento, para a produção. O último método envolve um processo de fermentação para obter os compostos valiosos, como é verdade para muitos produtos à base de plantas, disse ele.
O processo de fermentação é tão importante para a produção de alimentos e bebidas, produtos farmacêuticos e biocombustíveis que Purdue agora oferece especialização em ciência de fermentação.
Usando sequenciamento de RNA e análise de correlação, a equipe rastreou mais de 80.000 genes de amostras de tecido vegetal e identificou os genes necessários para a produção de timo-hidroquinona. Com base no que era conhecido sobre a estrutura do composto e por meio de perfis de metabólitos e testes bioquímicos, a equipe identificou a via biossintética.
“O intermediário formado no caminho não era o que havia sido previsto”, disse Liao. “Descobrimos que o esqueleto aromático de timol e carvacrol é formado a partir de γ-terpineno por uma P450 monooxigenase em combinação com uma desidrogenase por meio de dois intermediários instáveis, mas não p-quimeno, como foi proposto.”
Mais caminhos estão sendo descobertos agora por causa da capacidade de usar o sequenciamento de RNA para realizar análises de expressão gênica de alto rendimento, disse Dudareva.
Os resultados desta pesquisa também serão úteis para pesquisas em bioquímica e ciências vegetais de outras espécies de plantas, disse ela.
“Nós, como cientistas, estamos sempre comparando caminhos em diferentes sistemas e plantas”, disse Dudareva. “Estamos sempre em busca de novas possibilidades. Quanto mais aprendemos, mais somos capazes de reconhecer as semelhanças e diferenças que podem ser a chave para o próximo avanço.”
Mais informações: The biosynthesis of thymol, carvacrol, and thymohydroquinone in Lamiaceae proceeds via cytochrome P450s and a short-chain dehydrogenase, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). doi.org/10.1073/pnas.2110092118
