Usando Levedura para a Saúde: A Conexão ABA
Cientistas estão explorando o papel da levedura na produção de Ácido Abscísico para uma saúde melhor.
Femke Van Gaever, Paul Vandecruys, Yasmine Driege, Seo Woo Kim, Johan M. Thevelein, Rudi Beyaert, Jens Staal
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Índice
- ABA e Saúde Animal
- Probióticos: Os Microbes Amigos
- Levedura como Probiótico
- Engenharia de uma Levedura para Melhor Saúde
- Obtendo Resultados no Laboratório
- Testando em Camundongos
- Entendendo Por Que o ABA é Baixo em Camundongos
- Problema de Temperatura
- Ajustando a Levedura
- Aumentando a Produção
- A Experiência Coletiva de Aprendizado
- Mais Tentativas
- Direções Futuras
- A Conclusão Deliciosa
- Fonte original
O Ácido Abscísico (ABA) é um hormônio vegetal que tem um papel fundamental em ajudar as plantas a lidarem com estresse e crescerem direitinho. Ele ajuda as plantas a lidarem com situações como seca ou temperaturas extremas. Embora os cientistas tenham estudado muito os efeitos dele nas plantas, só recentemente começaram a investigar como ele pode atuar nos animais, inclusive nos seres humanos.
ABA e Saúde Animal
Pesquisas sugerem que o ABA também pode ajudar os animais com várias questões de saúde. Por exemplo, ele mostrou potencial no tratamento de condições como colite, diabetes tipo 2, aterosclerose (que tá ligada à saúde do coração) e até depressão. Ele é encontrado em altas quantidades em frutas como figos, mirtilos e damascos, tornando o ABA um candidato interessante para um suplemento alimentar que melhora a saúde.
Mas, o ABA tem alguns desafios que dificultam seu uso em suplementos. Por exemplo, ele não dura muito no corpo, pode ser caro para produzir em grandes quantidades e se decompõe facilmente. Isso limita seu uso como suplemento direto para as pessoas.
Probióticos: Os Microbes Amigos
Probióticos são micro-organismos vivos que podem trazer benefícios à saúde quando consumidos. Eles ajudam a manter o intestino saudável, e muita gente usa como suplementos alimentares. Um tipo de probiótico que tem ganhado atenção é uma levedura chamada Saccharomyces boulardii. Essa levedura é geralmente reconhecida como segura e é frequentemente utilizada para tratar diarreia e outros problemas relacionados ao intestino.
Nos últimos anos, os cientistas têm sido criativos com os probióticos, usando engenharia genética para aumentar suas habilidades. Por exemplo, certas bactérias foram modificadas para combater infecções ou até fornecer tratamentos para doenças como o câncer. Mas tem um lado negativo: muitos probióticos podem ser afetados por antibióticos, o que significa que eles podem não funcionar bem se alguém estiver tomando medicação.
Levedura como Probiótico
Enquanto a maioria dos estudos sobre probióticos focou em bactérias, os pesquisadores agora estão olhando para leveduras como a S. boulardii. Essa levedura mostrou um grande potencial porque tem propriedades únicas que podem ajudar na produção de substâncias benéficas como o ABA.
Engenharia de uma Levedura para Melhor Saúde
A busca começou para criar uma cepa especial de S. boulardii que pudesse produzir ABA. Para fazer isso, os pesquisadores pegaram genes específicos de um mofo chamado Botrytis cinerea, uma fonte natural de ABA, e os introduziram na levedura. Eles queriam criar uma levedura que pudesse produzir altos níveis de ABA enquanto ainda fosse segura e eficaz.
Obtendo Resultados no Laboratório
Depois de modificar a levedura, os cientistas a cultivaram em laboratório para ver quanto ABA ela poderia produzir. Eles descobriram que a levedura modificada produzia cerca de 8,5 a 8,6 mg de ABA por litro, o que foi bem legal. No entanto, a levedura não cresceu tão bem quanto as cepas não modificadas, sugerindo que pode haver um compromisso entre produzir ABA e crescer rápido.
Testando em Camundongos
Para ver como a levedura produtora de ABA funcionava em um sistema vivo, os pesquisadores decidiram testá-la em camundongos. Em vez de usar o método padrão de gavagem oral (que é tão desagradável quanto parece), eles criaram uma dieta especial onde a levedura foi misturada na comida. Assim, os camundongos podiam comer de forma mais confortável.
Quando os camundongos comeram a dieta com levedura, os cientistas detectaram altos níveis da levedura modificada nas fezes deles, indicando que a levedura estava prosperando no intestino. Porém, garantir que a levedura produzisse o suficiente de ABA no corpo foi o próximo desafio.
Entendendo Por Que o ABA é Baixo em Camundongos
Mesmo que a levedura tenha se estabelecido bem no intestino, medir os níveis de ABA no soro dos camundongos mostrou resultados surpreendentemente baixos. Isso deixou muita gente confusa. Os cientistas descobriram que a levedura provavelmente produzia muito do ABA antes mesmo de ser ingerida, ou seja, poderia ter sido feita enquanto estava na tigela de ração. Não era bem o que eles esperavam!
Problema de Temperatura
Um grande problema foi que a habilidade da levedura de produzir ABA caiu drasticamente na temperatura fisiológica dos camundongos—37°C. Enquanto funcionava bem a 30°C, ela tinha dificuldade em temperaturas mais altas. Isso destacou um gargalo crítico: a levedura precisava melhorar na produção de ABA na temperatura corporal dos mamíferos.
Ajustando a Levedura
Os pesquisadores voltaram ao laboratório para melhorar a capacidade da levedura de produzir ABA em temperaturas mais altas. Eles se concentraram em otimizar diferentes partes do processo de produção para maximizar os níveis de ABA.
Aumentando a Produção
Para aumentar ainda mais a produção de ABA, eles exploraram usar modificações genéticas adicionais, como integrar genes que ajudam nas vias metabólicas envolvidas na síntese de ABA. Eles adicionaram genes de outros fungos que poderiam ajudar a levedura a lidar melhor com a temperatura corporal.
A Experiência Coletiva de Aprendizado
Através de inúmeras tentativas, a equipe descobriu que ao introduzir diversos novos genes, como aqueles que aprimoram certas vias metabólicas, eles poderiam melhorar o rendimento de ABA. Eles observaram que, apesar da levedura conseguir sobreviver, não estava produzindo os níveis desejados de ABA sob o estresse térmico de 37°C.
Mais Tentativas
Na tentativa de aumentar ainda mais a produção, os cientistas tentaram integrar genes que permitissem que a levedura superasse essas limitações térmicas. Eles selecionaram cuidadosamente genes conhecidos por ajudar a levedura a suportar melhor o calor e melhorar os processos de fermentação.
Direções Futuras
A pesquisa sobre o ABA e seus potenciais benefícios à saúde ainda está em estágios iniciais. Tem muito a explorar sobre como esse hormônio vegetal pode ser usado de forma eficaz como nutracêutico. A esperança é que mais modificações levem a uma cepa de levedura que possa produzir níveis substanciais de ABA mesmo em temperaturas mais altas, permitindo seu uso em suplementos alimentares e possivelmente em aplicações terapêuticas.
A Conclusão Deliciosa
Apesar dos desafios enfrentados pelos cientistas na jornada para criar uma levedura probiótica super, o processo foi cheio de descobertas surpreendentes e momentos de aprendizado. E quem sabe? Um dia, essa levedura pode ajudar as pessoas a se sentirem melhor ou até levar a novos tratamentos. Por enquanto, essa pesquisa prepara o terreno, e podemos todos ficar um pouco mais esperançosos sobre as possibilidades de nutrição e saúde vindo de nossos pequenos amigos no mundo das leveduras.
Então, da próxima vez que você aproveitar suas frutas, lembre-se, elas podem ser mais do que um simples lanche—podem conter o potencial de benefícios futuros à saúde, graças a uma ciência inteligente!
Fonte original
Título: Multi-Step Pathway Engineering in Probiotic Saccharomyces boulardii for Abscisic Acid Production in the Gut
Resumo: The plant hormone abscisic acid (ABA) has gained attention for its role in animals and humans, particularly due to its protective effects in various immune and inflammatory disorders. Given its high concentrations in fruits like figs, bilberries and apricots, ABA shows promise as a nutraceutical. However scalability, short half-life and cost limit the use of ABA-enriched fruit extracts and synthetic supplements. In this study, we propose an alternative ABA administration method to overcome these challenges. We genetically engineered a strain of the probiotic Saccharomyces boulardii to produce and deliver ABA directly to the gut of mice. Using the biosynthesis pathway from Botrytis cinerea, four genes (bcaba1-4) were integrated into S. boulardii, enabling ABA production at 30{degrees}C, as previously described in Saccharomyces cerevisiae. Introducing an additional cytochrome P450 reductase gene resulted in a 7-fold increase in ABA titers, surpassing previous ABA-producing S. cerevisiae strains. Supplementation of the ABA-producing S. boulardii in the diet of mice (at a concentration of 5 x 108 CFU/g) led to effective gut colonization but resulted in low serum ABA levels (approximately 1.8 ng/mL). The absence of detectable serum ABA after administration of the ABA-producing probiotic through oral gavage, prompted further investigation to determine the underlying cause. The physiological body temperature (37{degrees}C) was identified as a major bottleneck for ABA production. Modifications to enhance the mevalonate pathway flux improved ABA levels at 37{degrees}C. However, additional modifications are needed to optimize ABA production before testing this probiotic in disease contexts in mice.
Autores: Femke Van Gaever, Paul Vandecruys, Yasmine Driege, Seo Woo Kim, Johan M. Thevelein, Rudi Beyaert, Jens Staal
Última atualização: 2024-12-23 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.22.629964
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.22.629964.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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