As plantas regulam seu crescimento e desenvolvimento usando horma´nios, incluindo um grupo chamado estrigolactonas, que evita o brotamento e a ramificação excessivos. Pela primeira vez, os cientistas liderados pela UC Riverside sintetizaram estrigolactonas de micróbios. O trabalho estãopublicado na revista de acesso aberto, Science Advances .

As estrigolactonas também ajudam as raa­zes das plantas a formar relações simbia³ticas com microorganismos que permitem a  planta absorver nutrientes do solo. Esses dois fatores levaram ao interesse agra­cola no uso de estrigolactonas para controlar o crescimento de ervas daninhas e parasitas de raa­zes, bem como melhorar a absorção de nutrientes.

Esses compostos de extrusão de raa­zes não vão sem riscos. Eles também estimulam a germinação de ervas daninhas e vassouras, que podem causar o colapso de safras inteiras de gra£os, tornando a pesquisa completa essencial antes do desenvolvimento comercial. Os cientistas ainda estãoaprendendo sobre os papanãis fisiola³gicos desempenhados por esse grupo diversificado de horma´nios nas plantas . Atérecentemente, a fabricação de estrigolactonas puras para estudos cienta­ficos era difa­cil e muito cara para uso agra­cola.

"Nosso trabalho fornece uma plataforma única para investigar a biossa­ntese e evolução da estrigolactona e estabelece a base para o desenvolvimento de processos de bioprodução microbiana de estrigolactona como fonte alternativa", disse o autor correspondente Yanran Li, professor assistente de engenharia química e ambiental da UC Riverside.

Junto com o coautor Kang Zhou da National University Singapore, Li dirigiu um grupo que inseriu genes de plantas associados a  produção de estrigolactona em fermento de padeiro comum e bactanãrias Escherichia coli não patogaªnicas que, juntas, produziram uma variedade de estrigolactonas.

Produzir estrigolactonas a partir de leveduras acabou sendo um grande desafio. Embora a levedura modificada seja conhecida por modificar o precursor da estrigolactona, chamada carlactona, ela não conseguiu sintetizar a carlactona com nenhum dos genes específicos usados ​​pelos pesquisadores.

"Este projeto começou no ini­cio de 2018, mas por mais de 20 meses basicamente não houve progresso. A enzima de controle DWRF27 não éfuncional, não importa o quanto tentemos na levedura", disse Li. "Kang desenvolveu uma técnica de consãorcio microbiano para produzir um precursor de Taxol em 2015 e isso inspirou esta colaboração maravilhosa."

A equipe se voltou para a E. coli , que já havia se mostrado capaz de produzir carlactona. A carlactona produzida, no entanto, era insta¡vel e não poderia ser modificada posteriormente por E. coli modificada em nenhuma estrigolactona. O grupo de Li conseguiu otimizar e estabilizar o precursor da carlactona.

Para sua alegria, quando a levedura e a bactanãria foram cultivadas juntas no mesmo meio, a E. coli e a levedura trabalharam em equipe: a E. coli produziu carlactona e a levedura a transformou em vários produtos finais de estrigolactona. O manãtodo também produziu estrigolactonas suficientes para extrair e estudar. Usando essa plataforma, o grupo identificou a função de maºltiplas enzimas biossintanãticas da estrigolactona , mostrando que a laranja doce e a uva tem potencial para sintetizar estrigolactonas do tipo orobancol.

A equipe também projetou o metabolismo do micróbio para aumentar a produção de estrigolactona em três vezes, para 47 microgramas por litro, o suficiente para estudos cienta­ficos. Embora a produção comercial de estrigolactonas ainda esteja muito longe, o novo manãtodo para biossintetiza¡-las a partir de um consãorcio levedura-bactanãria ajudara¡ os cientistas a aprender mais sobre esse importante grupo de horma´nios vegetais, especialmente as enzimas envolvidas.

As enzimas são catalisadores de protea­nas e são responsa¡veis ​​pela modificação da carlactona pela levedura. Como a carlactona éinsta¡vel, não pode ser comprada de fontes comerciais. Como resultado, muitos cientistas de plantas tem dificuldade em estudar novas enzimas que podem funcionar para transformar a carlactona em estrigolactonas.

"A nova cocultura levedura-bactanãria fornece uma maneira conveniente para os cientistas conclua­rem esses trabalhos porque a bactanãria produz a carlactona in situ", disse Zhou. "Com a descoberta de mais enzimas e a otimização do consãorcio microbiano, podemos fabricar estrigolactonas em quantidade no futuro."

O artigo éintitulado "Estabelecimento do consãorcio de levedura -bactanãria produtora de estrigolactona ".