Unos investigadores europeos esperan poder producir cultivos alimenticios con una mayor concentración de carotenoides, unos compuestos que fomentan y potencian la salud, gracias a la determinación de cómo las plantas regulan exactamente la síntesis de estos bioproductos de gran valor.
Los carotenoides son un grupo de pigmentos que ayudan a las plantas a captar luz para la fotosíntesis y que actúan como un filtro solar para proteger a las plantas. Los animales también necesitan carotenoides como fuente para la síntesis de vitamina A y para la protección frente a una variedad de enfermedades crónicas, incluyendo el cáncer y la enfermedad cardiovascular.
Dado que la mayoría de animales no pueden sintetizar carotenoides por sí mismos, estos necesitan obtenerlos por medio de la incorporación de plantas en su dieta. Por tanto, los investigadores del proyecto financiado por la Unión Europea CAROTENACTORS (Dissecting carotenoid-related protein interaction dynamics for tailoring healthier crops) se propusieron comprender mejor cómo las plantas regulan la producción de estos pigmentos con el objetivo de producir cultivos alimenticios ricos en carotenoides.
Las plantas sintetizan carotenoides por medio de una compleja ruta bioquímica que implica la participación de un gran número de genes y enzimas. Esta ruta está firmemente regulada para evitar producir demasiados o muy pocos carotenoides; sin embargo, los científicos aún no saben con exactitud cómo se produce esta regulación.
Por tanto, los investigadores de CAROTENACTORS decidieron emplear el tomate como modelo de estudio para determinar qué mecanismos regulan la producción de carotenoides durante la maduración del tomate. El color de los tomates cambia de verde a rojo durante la maduración debido a una disminución de los niveles de pigmentos verdes de clorofila y a un aumento de los niveles de los carotenoides naranjas y rojos.
Por medio del seguimiento de los cambios bioquímicos que acontecen durante las diferentes etapas de la maduración del tomate, los investigadores pudieron determinar con exactitud los mecanismos específicos que regulan la transición desde una mayor producción de clorofila a una mayor producción de carotenoides. Durante este proceso, estos descubrieron que los tomates parecen reutilizar un antiguo sistema de comunicación entre plantas de una manera nueva que les permite controlar de forma precisa la síntesis de carotenoides durante la maduración.
En este sistema, el principal pigmento fotosintético, la clorofila, previene la producción innecesaria de carotenoides en tomates sin madurar filtrando la luz solar y creando un efecto de «sombra» sobre las frutas. Conforme la clorofila se degrada durante la maduración, este compuesto deja pasar la luz con una composición espectral distinta, que a su vez activa componentes de señalización lumínica que finalmente modulan la producción de carotenoides.
La luz da lugar a este proceso favoreciendo la degradación de factores de transcripción que inhiben la expresión de genes que codifican para la principal enzima responsable de la producción de carotenoides. Una vez que el gen deja de estar suprimido, la producción de carotenoides es estimulada, confiriendo a los tomates su particular color rojo.
El conocimiento generado durante el proyecto CAROTENACTORS podría permitir a la comunidad científica manipular la concentración de carotenoides en plantas, en concreto en cultivos alimenticios, en beneficio de la salud humana.
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