Metabólitos secundários (Parte 2)

Na técnica de cultura de tecidos são várias as abordagens possíveis para a produção de metabólitos secundários.

A cultura de células e suspensões celulares foram muito utilizadas nos primeiros estudos para produção in vitro, porém problemas relacionados a produção em larga escala e a instabilidade celular acabaram reduzindo a aplicação dessa metodologia. A cultura de raízes, especialmente raízes transformadas, tem sido considerada como a mais promissora por apresentar um bom crescimento in vitro e por ser um órgão normalmente associado a produção desses metabólitos. A cultura de tecidos com maior grau de diferenciação apresenta a vantagem por possibilitar trabalhar com um tecido organizado, com uma menor competição entre o metabolismo primário e o secundário, além da produção de alguns compostos, em alguns casos, ocorrerem apenas em órgão diferenciados.

                    Fig 1 - Produção de gengibre (Zingiber officinale) em biorreatores (Paek et al. 2006)

A cultura de células e tecidos de muitas espécies de plantas tem produzido  também compostos que não foram isolados originalmente nas plantas intactas. Esses resultados representam uma oportunidade valiosa de investigar novos e inéditos compostos. O ambiente in vitro tradicional, por ser uma condição atípica ao desenvolvimento vegetal, pode resultar em alterações na parte funcional de genes que são expressos devido a estímulos químicos e físicos em que a cultura fica exposta, alterando o metabolismo primário e levando a produção de diferentes metabólitos secundários.

O acúmulo de compostos voláteis tais como etileno e óxido nítrico, nas condições in vitro, podem resultar em respostas fisiológicas diferenciadas. Em revisão realizada por Zhang et al. (2012) vários estudos observaram que o óxido nítrico pode atuar como elicitor na biossíntese in vitro de metabólitos secundários, como saponinas, hipericinas, puerarinas, catarantina, artemisina e taxanos.

Uma abordagem visando o incremento da produção de metabólitos secundários refere-se a aplicação de elicitores e indutores de estresse, tais como jasmonatos, ácido salicílico e quitinases. Jasmonatos e ácido salicílico estão envolvidos nas rotas de transdução de sinalização em processos de regulação de genes de defesa em plantas.

Ressalta-se também que a presença de metabólitos secundários é maior em plântulas do que em plantas adultas, sendo uma estratégia para a sobrevivência nesses estádios. Como as plantas mantidas em cultura de tecidos mantém a juvenilidade, espera-se que a maior riqueza metabólica também seja observada no material in vitro.

Frequentemente observa-se uma correlação inversa entre a atividade metabólica primária e a produção de metabólitos secundários, ou seja, em tecidos que apresentam um rápido crescimento há um decréscimo na produção de metabólitos secundários. Porém, há também vários casos, dependendo da classe de metabólito em questão, em que acúmulo de produtos secundários e crescimento são diretamente relacionados.

Referências: 

Paek KY, Chakrabarty D, Hahn EJ (2005) Application of bioreactor systems for large scale production of horticultural and medicinal plants. In: Hvoslef-Eide AK, Preil W (eds) Liquid culture systems for in vitro plant propagation. Springer. The Netherlands. pp. 95-116.

Zhang B, Zheng LP, Wang JW (2012) Nitric oxide elicitation for secondary metabolite production in cultured plant cells. Applied Microbiology Biotechnology 93: 455-466.