Las plantas producen la hormona ácido jasmónico como respuesta de defensa cuando se las desafía. Así es como se aseguran de que a sus depredadores ya no les guste el sabor de sus hojas. Los biólogos quieren averiguar si los precursores biológicos y otras variantes del ácido jasmónico conducen a productos similares o similaresdiferentes efectos. Pero estos derivados de la hormona hasta ahora han sido demasiado caros para los experimentos y difíciles de conseguir. Los investigadores de las Facultades de Química y Biología de la Universidad de Bielefeld han encontrado un método que podría hacer que la producción de un precursor biológicamente significativoácido jasmónico más eficiente y más barato. Su innovación: imitan la forma en que las plantas producen la hormona. El resultado es 12-OPDA, un precursor central del ácido jasmónico. A largo plazo, también podría ser un precursor potencial de perfume de alta calidad.Los investigadores presentan su método hoy en la revista de investigación Ciencia avanzada .
"El ácido jasmónico puede, por ejemplo, desencadenar la liberación de sustancias tóxicas como la nicotina en las hojas, que daña a los depredadores", explica el biólogo profesor Dr. Karl-Josef Dietz. "Las plantas de tabaco emiten una forma modificada de ácido jasmónico que induce a los vecinosplantas para prepararse para los ataques ", dice Dietz." El ácido jasmónico también ayuda a la curación y puede estimular a las plantas dañadas para que se regeneren ".
Dietz dirige el Grupo de Trabajo de Bioquímica y Fisiología de las Plantas en la Universidad de Bielefeld. Está investigando cómo las plantas reaccionan al estrés y está trabajando para cambiar y optimizar su respuesta. 'Esto nos permitirá preparar las plantas para las nuevas condiciones ambientales resultantes del cambio climáticopor ejemplo: "Si el clima más cálido conduce a un aumento de las poblaciones de escarabajos, las plantas podrían estar equipadas con la capacidad de dañar a estos atacantes con sustancias amargas". Estamos interesados en el efecto de las preformas de ácido jasmónico, como el 12-OPDA, que solo está disponible en el rango de miligramos y luego cuesta varios cientos de euros '', dice Dietz.
"El alto precio se debe al proceso de producción intensivo en mano de obra, ya que la producción de 12-OPDA es extremadamente compleja e implica numerosos pasos de reacción en el proceso químico clásico", dice el químico profesor Dr. Harald Gröger. Él dirige el Industrial OrganicGrupo de Trabajo de Química y Biotecnología en la Universidad de Bielefeld. Junto con Dietz, desarrolló la idea de producir 12-OPDA ácido 12-oxofitodienoico como precursor del ácido jasmónico mediante un método sintético eficiente e innovador. Ambos científicos realizan investigaciones en elCentro de Biotecnología CeBiTec en la Universidad de Bielefeld.
El nuevo método adopta el principio de las células vegetales: utiliza enzimas como catalizadores de plantas en una forma optimizada para fines sintéticos. "Es importante que estas enzimas se usen en la proporción correcta", dice Jana Löwe. Ella es la autora principaldel nuevo estudio y un investigador en el grupo de trabajo de Gröger. La mejor parte del nuevo método es que si todas las condiciones iniciales son correctas, posteriormente se ejecuta por sí solo.
"Al igual que las plantas, utilizamos ácido linolénico de fácil acceso en combinación con solo tres reacciones enzimáticas", explica Löwe. El ácido linolénico se puede extraer del aceite de colza, por ejemplo. La primera enzima incorpora oxígeno del aire en el ácido linolénico.la segunda enzima produce posteriormente un intermedio altamente inestable, que luego se convierte en 12-OPDA por la tercera enzima.
"Suena simple", dice Gröger. "La dificultad hasta ahora, sin embargo, ha sido la etapa intermedia sensible y de corta duración creada por la segunda enzima. Si la tercera enzima no se agrega inmediatamente, los productos resultantes son inutilizables".'
Löwe resuelve el problema mediante el uso de bacterias como productoras de enzimas para la segunda y última etapa de la reacción, en combinación con una enzima comercial derivada de la soja para la primera etapa de reacción. Las bacterias Escherichia coli se han modificado genéticamentepara proporcionar las dos enzimas en las cantidades requeridas. "Tan pronto como se forma el intermedio inestable, la enzima requerida está disponible de inmediato y asegura la producción de 12-OPDA", dice Löwe.
El 12-OPDA puede usarse directamente en estudios biológicos o convertirse en otras sustancias necesarias para los experimentos de Dietz, por ejemplo. Löwe también ha desarrollado un método para esto. 'Esto nos proporciona una biblioteca de descendientes de 12-OPDA para"Investigaciones fisiológicas de las plantas", dice Dietz. "Con reacciones adicionales, el 12-OPDA podría incluso usarse para producir dihidrojasmonato de metilo de manera eficiente en el futuro", dice Gröger. "Esta es una sustancia requerida como ingrediente en muchos perfumes conocidos.'
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Materiales proporcionado por Universidad de Bielefeld . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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