Помидоры, генетически модифицированные для производства большого количества витамина D
Витамин D, или “витамин солнечного света”, необходим для многих метаболических процессов в нашем организме и играет важнейшую роль в нашем здоровье. Хотя мы склонны думать, что для его получения достаточно пребывания на солнце, в зависимости от страны этого может быть недостаточно (солнечный свет). Тогда мы должны обратиться к питательным ресурсам, особенно зимой, когда солнечный свет наиболее слаб. Однако большинство продуктов питания содержат очень мало витамина D, а растения (особенно фрукты и овощи) – еще меньше. Ученые создали генетически модифицированные помидоры, которые являются настоящими “биофабриками” витамина D. После облучения растений ультрафиолетовым светом витамин будет присутствовать в значительных количествах в плодах и листьях, что позволит ограничить отходы листьев – например, сделать натуральные пищевые добавки, богатые витамином D.
Витамин D участвует во многих физиологических процессах, жизненно важных для нашего организма, таких как связывание кальция с костями, и способствует общему развитию (или восстановлению) организма. Он также играет фундаментальную роль в укреплении и правильном функционировании иммунной системы, включая воспалительные процессы. Дефицит витамина D может быть связан, например, с риском развития рака и даже может быть вовлечен в тяжесть инфекций SARS-CoV-2 (COVID-19), согласно некоторым исследованиям. Дефицит также может быть фактором риска развития неврологических заболеваний, таких как болезнь Паркинсона и деменция, включая болезнь Альцгеймера. Это связано с ролью витамина D в сигнальных путях важных нейротрансмиттеров.
Под воздействием ультрафиолетового света наша кожа естественным образом синтезирует витамин D3, наиболее доступную в природе форму витамина D. Однако эта способность может значительно отличаться у разных людей. Кроме того, в регионах высоких широт зимой очень мало солнечных лучей. Поэтому пробелы должны восполняться пищевыми добавками. Большинство продуктов, которые мы едим, содержат мало витамина D, поэтому для удовлетворения потребностей в витамине D необходимо употреблять широкий спектр продуктов. Иногда нам также приходится полагаться на пищевые добавки, такие как масло печени трески.
Кроме того, сейчас наблюдается тенденция к вегетарианской или веганской диете. Однако для тех, кого это касается, поступление витамина D еще меньше, поскольку растения содержат гораздо меньше витамина D, чем рыба или мясо. Исследователи в новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Plants, предлагают новый ресурс витамина D, который, очевидно, прост в производстве и легко доступен в долгосрочной перспективе.
Полученные нами томаты, обогащенные провитамином D, являются важнейшим растительным источником “солнечного витамина“, — говорит д-р Цзе Ли, ведущий автор исследования и постдокторант Института Джона Иннеса в Великобритании. “Это отличная новость для людей, которые питаются богатой растениями диетой – вегетарианцев или веганов – и для растущего числа людей во всем мире, страдающих от дефицита витамина D“, — добавляет она. По оценкам, один миллиард человек во всем мире испытывают дефицит витамина D.
Витамин D в листьях и плодах
Для создания новых растений томатов британские исследователи использовали метод редактирования генов CRISPR-Cas9. В частности, они деактивировали определенный ген исходного растения (дикого томата), чтобы повысить уровень провитамина D3 в листьях и плодах. Под воздействием ультрафиолетовых лучей солнца эти молекулы превращаются в витамин D3.
Важно знать, что листья томатов в естественном виде содержат молекулы, называемые 7-дегидрохолестерин (7-DHC), которые могут действовать как провитамин D3. Однако они присутствуют лишь на незначительных уровнях и не накапливаются в спелых плодах. Оригинальное растение выделяет особый фермент, называемый Sl7-DR2, который расщепляет 7-DHC на другие молекулы.
Затем ученые изменили геном томата, сделав этот фермент неактивным, чтобы 7-DHC попадал в спелые плоды. Затем в генетически модифицированных растениях уровень 7-DHC был повышен до 600 микрограммов на грамм высушенных листьев (рекомендуемое ежедневное потребление для взрослого человека составляет около 10 микрограммов). Таким образом, листья этих томатов можно употреблять в пищу или перерабатывать в побочные продукты, а не выбрасывать, в отличие от исходных томатов.
Кроме того, в плодах был обнаружен 7-DHC. При облучении ультрафиолетовым светом в течение часа нарезанные листья и плоды содержали значительное количество витамина D3. В одном помидоре содержится витамин D3, эквивалентный двум яйцам среднего размера или 28 граммам тунца. По мнению авторов исследования, это количество можно еще больше увеличить, если продлить пребывание на солнце, например, путем сушки.
Кроме того, блокирование фермента не повлияет на рост или урожайность растений томатов. Более того, этот метод может быть применен и к другим пасленовым растениям (картофель, баклажаны, перец, чили и т.д.), биохимические пути получения 7-DHC которых сходны с таковыми у томата.
