Tioredoksyny (Trxs) to małe białka występujące w u większości żywych organizmów. W toku swoich badań  Ruth Sanz udowodniła zdolność tioredoksyn f i m występujących w tytoniu, jako biotechnologicznych narzędzi zdolnych nie tylko do zwiększenia zawartości skrobi w roślinach, ale również do zwiększenia produkcji białek podobnych do ludzkich albumin.

„Przez jakiś czas Trxs były znane ze swoich regulujących funkcji w żywych organizmach.
W badaniach tych chcemy pokazać, że mogą również działać poprzez pomaganie innym białkom zmieniać i kształtować się, więc dlatego stają się funkcjonalne” – powiedziała Ruth Sanz.

Ludzka albumina jest bardzo powszechnie wykorzystywanym na świecie do celów terapeutycznych dożylnym białkiem. Jest używana do stabilizacji ciśnienia krwi i do zapobiegania ryzyka zawałów oraz w niemal każdym przypadku na salach operacyjnych. Jest również stosowana w poparzeniach, operacjach chirurgicznych, krwotokach oraz kiedy pacjent jest niedożywiony lub odwodniony a także w przypadku chronicznej infekcji i chorobach nerek lub wątroby.

Pomimo, że albumina handlowa uzyskiwana jest z krwi, brak wystarczających rezerw jej ilości skłonił wielu badaczy do poszukiwania nowych sposobów pozyskiwania tego białka na dużą skalę w sposób ekonomiczny i bezpieczny. „Chcemy zbliżyć się z łatwiejszymi i tańszymi sposobami produkcji i uzyskiwania tej albuminy z roślin tytoniu. Poprzez łączenie genów kodujących Trxs f lub m zwiększyliśmy liczbę rekombinowanych białek (w tym przypadku albumin). Również udało nam się poprawić rozpuszczalność i pofałdowanie albumin co pozwala uzyskać je z roślin i obniża koszty związane z tym procesem”.

Tytoń  produkujący bioetanol

Podczas postępujących badań wykazano większą wydajność tioredoksyny f w warunkach in vivo niż Trx m podczas regulacji metabolizmu węglowodanów co powoduje „znaczący wzrost ilości skrobi w liściach, który może osiągnąć 700 % w odniesieniu do ilości uzyskanej z niemodyfikowanych roślin kontrolnych”. Ruth Sanz wyjaśniła, że jest to coś nowego, ponieważ „do tej pory uważano, że obie formy Trxs działają w ten sam sposób, ale pokazaliśmy, że tak nie jest”.

Po udowodnieniu regulacyjnych funkcji Trx f w syntezie skrobi, badacze koncentrują się na możliwości zastosowania jej w uprawach energetycznych wykorzystywanych do produkcji bioetanolu: „Zauważyliśmy, że liście genetycznie zmodyfikowanych roślin tytoniu uwalniały 500 % więcej fermentujących cukrów, które później można zamienić w bioetanol. Z cukrów tych można uzyskać do 40 litrów bioetanolu na tonę świeżych liści – dane uzyskane według teoretycznych obliczeń dostarczonych przez  Narodowe Centrum Energii Odnawialnej, gdzie przeprowadzany był test enzymatyczny – który może oznaczać prawie 10-krotny wzrost produkcji bioetanolu w stosunku do kontrolnych roślin tytoniu, które nie były zmodyfikowane”.

Genetycznie ulepszony tytoń może być alternatywnym źródłem biomasy na takich obszarach jak Estremadura i Andaluzja, które są tradycyjnymi producentami tytoniu. Szacunkowe obliczenia produkcji skrobi z tych ulepszonych odmian byłyby równoważne uprawom pszenicy czy jęczmienia. „Jako, że zboża są obecnie wykorzystywane jako surowiec do produkcji bioetanolu, genetycznie ulepszony tytoń może być alternatywnym źródłem biomasy i dla pozyskiwania czystej energii”.

opracowała Milena Materac