Cientistas cultivaram trigo contendo grânulos de amido de tamanho extragrande — um avanço na engenharia biológica com benefícios potenciais para a nossa alimentação diária e uma série de aplicações industriais.

   O amido de cereal exclusivo, desenvolvido pela equipe de Seung no John Innes Centre, poderá resultar em massas e pães mais saudáveis ​​e de digestão mais lenta. Também poderá trazer vantagens econômicas para diversos setores industriais multimilionários que utilizam amido em seus processos e que podem se beneficiar de grânulos maiores. Entre esses setores estão a moagem de farinha, a fabricação de papel e a produção de produtos farmacêuticos, cosméticos, têxteis e bioquímicos.

   Essa conquista biotecnológica concretiza uma ambição de longa data de pesquisadores que estudam as propriedades do amido, um carboidrato complexo que responde por até 50% das calorias da nossa dieta.

   O amido rico em energia que consumimos em produtos à base de cereais, como massas e pães, contém uma mistura de grânulos grandes e achatados do tipo A e grânulos pequenos e esféricos do tipo B.

   O tamanho dos grânulos exerce uma influência significativa na forma como digerimos o amido. Grânulos maiores são digeridos mais lentamente, pois apresentam menor área de superfície disponível para a ação das enzimas digestivas. O amido que resiste à digestão na parte superior do trato gastrointestinal é denominado amido resistente; trata-se de um tipo de fibra alimentar que é processada na parte inferior do trato gastrointestinal.

   Isso beneficia a microbiota intestinal e evita os picos repentinos de glicemia — associados ao diabetes tipo 2 e à obesidade — que ocorrem com o consumo de amidos comuns. Há também evidências de que grânulos de amido maiores melhoram a textura dos alimentos.

   Grânulos de amido maiores oferecem vantagens na fabricação de papel e embalagens, pois são mais fáceis de separar, o que simplifica o processamento. Em outros setores, eles contribuem para propriedades de aglutinação e espessamento.

   No entanto, apesar desses benefícios bem conhecidos, os fatores genéticos que controlam o tamanho e limitam o crescimento dos grânulos de amido não eram bem compreendidos.

   A equipe do John Innes Centre elaborou experimentos para desenvolver trigo duro — utilizado na produção de massas — capaz de gerar amido com grânulos maiores do tipo A.

   Eles descobriram que dois fatores celulares limitam o tamanho dos grânulos de amido: primeiramente, o espaço disponível para o crescimento do grânulo no amiloplasto (o local de armazenamento de amido nos grãos de trigo) e, em segundo lugar, o número de grânulos iniciados que competem por substratos de crescimento.

   Eles modificaram geneticamente plantas para superar esses dois fatores limitantes, criando um espaço maior para o armazenamento de amido e reduzindo a iniciação de grânulos, o que resultou em grânulos maiores, em uma escala sem precedentes para cereais.

   Imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura no John Innes Centre confirmaram que as plantas de trigo experimentais produziram grânulos de amido do tipo A com tamanho de até 50 micrômetros — mais que o dobro do tamanho típico de 20 micrômetros. Mais da metade dos grânulos tinha 30 micrômetros de tamanho, em comparação com apenas seis por cento no amido de trigo comum.

   “Esperávamos que nossa hipótese estivesse correta — de que, com mais espaço para crescer e menos competição por substrato, obteríamos grânulos maiores —, mas ficamos totalmente surpresos com o tamanho que os novos grânulos alcançaram. Precisamos até ajustar a abertura do analisador de tamanho de partículas para captar a escala completa”, disse Rose McNelly, primeira autora do estudo publicado na revista *Science Advances*.

Grânulos de amido de trigo de tamanho extragrande, obtidos mediante a engenharia de um espaço de armazenamento de amido maior e de um menor número de pontos de iniciação de grânulos.

   As plantas de trigo para massa, modificadas para produzir grânulos de amido maiores, foram desenvolvidas por meio de métodos tradicionais de melhoramento, utilizando uma população mutante TILLING do John Innes Centre.

   Esse recurso permitiu à equipe selecionar plantas com mutações nos dois genes que controlam o tamanho dos amiloplastos e a iniciação dos grânulos e, em seguida, desenvolver novas plantas com mutação dupla que combinavam essas duas características.

   Existe apenas uma pequena variação natural no tamanho dos grânulos de amido entre as cultivares de trigo; por isso, a abordagem de engenharia genética adotada neste estudo foi necessária. As descobertas aplicam-se principalmente a culturas de cereais como trigo e cevada, que apresentam essa combinação única de grânulos do tipo A e do tipo B.

   O objetivo do grupo de Seung e de seus colegas do Quadram Institute é criar massas à base de plantas que contenham esses grânulos de amido maiores e testá-las em ensaios com humanos para verificar se são resistentes à digestão, proporcionando todos os benefícios decorrentes disso. Este estudo é uma prova de conceito que também poderia ser aplicada ao trigo utilizado na panificação.

   "Propusemo-nos a comprovar uma ideia que faz sentido do ponto de vista conceitual. Muitas vezes, na biologia, as coisas não funcionam exatamente assim, mas, neste caso, funcionaram, superando completamente as nossas expectativas", disse Rose.

   "É um exemplo perfeito de ciência fundamental que, no futuro, poderá ser útil para a saúde pública e para a indústria", acrescentou ela.

   O Dr. Fred Warren, líder de grupo no Quadram Institute e coautor do artigo, afirmou: "A variação no tamanho dos grânulos de amido em uma única cultura de cereal é algo inédito, e ainda não sabemos qual pode ser o impacto na digestão dos alimentos e no microbioma intestinal. No Quadram Institute, estamos trabalhando com o John Innes Centre para entender as possíveis implicações disso no desenvolvimento de novos alimentos com benefícios adicionais para a saúde. Ao produzir alimentos como massas a partir desse material, podemos investigar se existe potencial para obter benefícios — como a redução da glicemia pós-prandial ou melhorias na diversidade microbiana intestinal — decorrentes do consumo desses amidos modificados."

   A PBL, empresa de transferência de tecnologia do John Innes Centre, é responsável pela gestão da propriedade intelectual gerada pelo grupo de Seung como parte do projeto. Saiba mais em (www.pbltechnology.com).

   O artigo "Targeting granule initiation and amyloplast structure to create giant starch granules in wheat" (Visando à iniciação dos grânulos e à estrutura dos amiloplastos para criar grânulos de amido gigantes no trigo) foi publicado na revista *Science Advances*.