Modificazione della via biosintetica dei flavonoidi in pomodoro e valutazione delle proprietà salutistiche dei nuovi alimenti funzionali

Abstract

I polifenoli sono metaboliti secondari delle piante che includono diverse classi di composti, come flavonoidi, antociani e stilbeni, e ad essi sono state attribuite importanti proprietà antiossidanti e antinfiammatorie. Sempre più rilevante è l’interesse per il miglioramento del contenuto di polifenoli in varie specie vegetali, come in pomodoro, mediante strategie di ingegneria metabolica, modificando la via biosintetica dei flavonoidi. Obiettivo del presente lavoro è stato sviluppare nuove linee di pomodoro migliorate per il contenuto di polifenoli e valutarne gli effetti biologici su un modello murino di infiammazione intestinale (IBD). Tra le diverse diete testate a base dei frutti ottenuti, solo la dieta ‘Bronze’, caratterizzata da flavonoli, antociani e stilbeni, è risultata la più efficace nella riduzione dei sintomi dell’infiammazione. Un ulteriore obiettivo è stato valutare il possibile utilizzo del sistema CRISPR-Cas9 di gene editing per inserire il promotore frutto-specifico E8 a monte della sequenza endogena di Solanum Lycopersicum del gene MYB12, regolatore della via biosintetica dei flavonoidi, in alternativa a quella di Arabidopsis presente nelle linee di pomodoro precedentemente testate. L’approccio multidisciplinare impiegato in questo studio crea l’opportunità di studiare le proprietà salutistiche dei polifenoli nel contesto di un’unica matrice alimentare e le attività sinergistiche di questi composti per la prevenzione da IBD.

Polyphenols are plant secondary metabolites that include several classes of compounds, like flavonoids, anthocyanins, stilbenes, and have shown antioxidant and anti-inflammatory properties. In recent years, the interest for the increase of polyphenol content in plant-derived foods by using metabolic engineering strategies is growing. Tomato is a good candidate for such improvement, since it accumulates low levels of polyphenols only in the skin. The aim of this work has been the development of new polyphenol-enriched tomato lines by metabolic engineering on the flavonoid biosynthetic pathway and their biological assessment on an intestinal inflammation (IBD) mouse model. Among the several tomato-enriched diets tested, only the ‘Bronze’ diet, characterized by the presence of flavonols, anthocyanins and stilbenes, was effective in the reduction of the inflammatory symptoms of IBD. Moreover, it was evaluated the potential use of the CRISPR-Cas9 system of gene editing to insert the fruit-specific E8 promoter upstream the endogenous tomato sequence of MYB12, regulatory gene of the flavonoid pathway, alternatively to MYB12 from Arabidopsis that was employed in the previously tested tomato lines. This work indicates that this multidisciplinary approach provides a great opportunity to assess the health-promoting effects of polyphenols in the whole-food context thus revealing their synergistic actions in providing prevention against IBD.