Генетически отредактированные помидоры могут стать новым источником витамина D

Ученые использовали редактирование генов, чтобы повысить уровень провитамина D3 как в плодах, так и в листьях томатов. Открытие поможет перерабатывать помидорную ботву в полезные веганские пищевые добавки 

Витамин Д вырабатывается в нашем организме после воздействия на кожу УФ-излучения, но основным его источником является пища.

Новая биообогащенная культура томата может помочь миллионам людей с дефицитом витамина D, растущей проблемой, связанной с повышенным риском развития рака, слабоумия и многих основных причин смертности. Исследования также показали, что недостаточность витамина D связана с усилением тяжести инфекции COVID-19.

Помидоры естественным образом содержат один из строительных блоков витамина D3, называемый провитамином D3 или 7-дегидрохолестеролом (7-DHC), в своих листьях в очень низких количествах. Провитамин D3 обычно не накапливается в спелых плодах томатов.

Ученые из группы профессора Кэти Мартин в Центре Джона Иннеса использовали редактирование гена CRISPR-Cas9 и внесли изменения в генетический код растений томатов, чтобы провитамин D3 накапливался в плодах томата. Листья обработанных растений содержали до 600 мкг провитамина D3 на грамм сухой массы. Рекомендуемая суточная доза витамина D для взрослых составляет 10 мкг.

При выращивании томатов листья обычно являются отходами, но листья отредактированных растений можно использовать для производства веганских добавок с витамином D3 или для обогащения пищевых продуктов.

«Мы показали, что возможно биофортифицировать помидоры провитамином D3 с помощью редактирования генов, а значит, томаты могут быть разработаны как устойчивый источник витамина D3 на растительной основе, - сказала профессор Кэти Мартин, соавтор исследования, опубликованного в журнале Nature Plants. - От дефицита витамина D страдает один миллиард человек во всем мире. Мы не только решаем огромную проблему со здоровьем, но и помогаем производителям, потому что томатные листья, которые в настоящее время выбрасываются, могут быть использованы для изготовления добавок из линии с отредактированными генами».

Предыдущее исследование изучало биохимический путь того, как 7-DHC используется во фруктах для создания молекул, и обнаружило, что конкретный фермент Sl7-DR2 отвечает за преобразование его в другие молекулы.

Чтобы воспользоваться этим преимуществом, исследователи применили генетические ножницы CRISPR-Cas 9 для отключения фермента Sl7-DR2 в томате, чтобы 7DHC накапливался в плодах растения. В итоге, 7-DHC накапливается как в мякоти, так и в кожуре помидоров.

Затем ученые проверили, может ли 7-DHC в отредактированных растениях превратиться в витамин D3, облучая листья и плоды УФ-светом в течение 1 часа. Они обнаружили, что это было очень эффективно. После облучения один помидор содержал столько же витамина D, сколько два яйца среднего размера или 28 г тунца, которые являются рекомендуемыми диетическими источниками витамина D.

В исследовании говорится, что содержание витамина D в спелых томатах может быть увеличено за счет длительного воздействия УФ-В лучей, например, во время сушки на солнце.

Блокирование фермента в томате не влияло на рост, развитие или урожай растений томата. Другие близкородственные растения, такие как баклажаны, картофель и перец, имеют тот же биохимический путь, поэтому данный метод можно применять к этим овощным культурам.

Большинство пищевых продуктов содержат мало витамина D, а растения, как правило, тоже бедный источник.

Витамин D3 - наиболее биодоступная форма витамина Д и вырабатывается в организме, когда кожа подвергается воздействию солнечного света. Зимой и в более высоких широтах люди должны получать витамин D из своего рациона или пищевых добавок, потому что солнце недостаточно сильное для того, чтобы организм вырабатывал его естественным путем.

Первый автор исследования, доктор Цзе Ли, отметила, что «пандемия COVID-19 помогла привлечь внимание к проблеме недостаточности витамина D и ее влиянию на нашу иммунную функцию и общее состояние здоровья. Томаты, обогащенные провитамином D, которые мы производим, предлагают необходимый растительный источник солнечного витамина. Это отличная новость для людей, придерживающихся растительной, вегетарианской или веганской диеты, а также для растущего числа людей во всем мире, страдающих от проблемы недостаточности витамина D».

AгроXXI