Por Soledad Mora Vásquez y Silverio García-Lara
¿Sabías que en los últimos años se han enfocado esfuerzos científicos para producir proteínas de la leche de vaca en plantas, esto con el fin de obtener análogos más similares a la leche de vaca o a la leche humana, y que podrían ser utilizados como un suplemento nutricional para los seres humanos, especialmente niños y adultos mayores?
La leche de vaca es un alimento básico de la nutrición humana, está compuesta de proteínas, como las caseínas y proteínas del suero, así como lípidos, carbohidratos, minerales, vitaminas y agua. Las caseínas representan una gran porción del total de proteínas, se caracterizan por tener una absorción lenta y por ser una fuente completa de aminoácidos esenciales.
Específicamente, la β-caseína, la proteína más abundante en la leche, con numerosas propiedades nutricionales y nutracéuticas, ha sido intento de producción en plantas como soya y papa. Sin embargo, en ambos casos la β-caseína no mostró la estructura característica que la hace funcional y nutritiva, lo que ha llevado a algunos investigadores a considerar que quizás las plantas no son capaces de producirla adecuadamente.
La soya como plataforma de proteínas lácteas
Nuestra Unidad de investigación en AgroBio, dentro del Grupo de Investigación NutriOmics y Tecnologías Emergentes, está investigando si la expresión conjunta de dos proteínas lácteas podría resultar en la producción funcional de la caseína. Para esto estamos usando soya como plataforma para expresar proteínas lácteas.
Las plantas de soya modificadas en su genoma base se emplean actualmente para producir proteínas farmacéuticas. Una de las ventajas que tiene la soya, en comparación con otros cultivos, es que sus semillas contienen aproximadamente 38% de proteína, las cuales se mantienen conservadas inclusive por años de almacenamiento en condiciones ambientales, lo que la hace ideal para expresar proteínas recombinantes de forma eficiente y con mejores rendimientos.
Modificaciones genéticas de frontera
La soya se puede transformar genéticamente mediante biobalística y mediante Agrobacterium tumefaciens. El primero utiliza el bombardeo de partículas inertes recubiertas con ADN sobre tejidos embriogénicos. Por otro lado, la transformación mediada por Agrobacterium se basa en la capacidad que tiene esta bacteria de integrar establemente parte de su material genético dentro del genoma de la planta a través de un mecanismo de intercambio de señales proteicas.
La integración de múltiples transgenes en plantas es posible mediante distintas técnicas, tales como: cruzamientos entre dos individuos transformados, la co-transformación con dos diferentes vectores y la transformación con múltiples casetes de expresión en un mismo vector. Debido al tiempo requerido para hacer los cruces y la dificultad para que los genes lleguen a estar en una misma línea, el uso de múltiples casetes de expresión es una alternativa más factible.
Estrategias adicionales para la expresión de varios genes incluyen el uso de casetes de expresión policistrónicos que consisten en la expresión de dos o más genes bajo el control de un único promotor. Contamos con experiencia en el uso de este sistema en plantas.
Potenciales aplicaciones en la alimentación
A fin de abordar el problema de la carente funcionalidad de las caseínas en plantas, nuestro trabajo actual expone, como una alternativa, la co-expresión de dos proteínas lácteas en soya. Lo anterior es una estrategia novedosa y por lo tanto susceptible a ser patentada, esto permitiría producir soya modificada para producir proteínas lácteas.
En el mercado existen alternativas a la leche de vaca basadas en vegetales como soya, almendra, arroz, avena, alpiste, coco, entre otras. Los consumidores que escogen estas otras alternativas lo hacen por razones de salud, por ejemplo, cuando son intolerantes a la lactosa de la leche de vaca, o por motivo de su convicción de no utilizar animales, así como reducir el impacto ambiental.
En un futuro, numerosas aplicaciones podrían surgir a partir de una correcta expresión de caseínas en plantas. Por ejemplo, se podrían obtener bebidas vegetales con un mayor valor nutricional, también se podrían producir a gran escala caseínas en plantas (es más económica la producción de proteínas vegetales que animales), finalmente se podrían producir cuajos vegetales con caseína para mejorar sus propiedades funcionales, así como mejorar el contenido proteico de algunas plantas.
Glosario
Proteína: Moléculas formadas por cadenas de aminoácidos.
β-caseína: Es el tipo de caseína más abundante en la leche. Es un ejemplo de proteína.
Gen: Segmento de ADN que codifica una proteína específica.
Expresión genética: Proceso mediante el cual la información codificada en un gen se utiliza para dirigir la producción de una proteína.
Proteína recombinante: Es una proteína que resulta de la expresión de un gen de una especie en otra especie.
Genoma: Conjunto completo del ADN de un organismo.
Transformación genética: Inserción de nueva información genética en un genoma
Transgen: Gen de un organismo que ha sido incorporado en otro organismo.
Vector: Vehículo que se utiliza para transportar una secuencia de ADN a una célula huésped deseada.
Casete de expresión: Secuencia de ADN que contiene uno o más genes de interés.
Promotor: Región de ADN que promueve la transcripción de un gen.
Para saber más
- Mora Vásquez, S., García-Lara, S. and Cardineau, G. A. Phenotypic traits of Mexican soybean seeds and their correlation with in vitro shoot induction and susceptibility to Agrobacterium infection. Acta Bot. Mex. (2018). doi:10.21829/abm126.2019.1421
- Mora-Vásquez, S., García-Lara, S., Escalante-Vázquez, E. J. and Cardineau, G. A. Improvement of direct regeneration of Mexican soybean from cotyledonary nodes. Agrociencia 54, 387–399 (2020).
- Lönnerdal, B. Expression of human milk proteins in plants. Journal of the American College of Nutrition 21, 218S–221S (2002).
Autores
Silverio García-Lara. Profesor Investigador de la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey. Forma parte del Grupo de Investigación Nutriomics y Tecnologías emergentes. Miembro del Sistema Nacional de Investigadores (Nivel 3). [email protected] ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3463-957X
Soledad Mora Vásquez. Profesora de la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey. Investigadora adjunta del grupo Nutriomics y Tecnologías emergentes. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8517-7715
