Anthocyanen zijn dubbel interessant
Anthocyanen (Figuur 1) zijn een klasse van pigmenten die bepaalde planten hun mooie kleur bezorgen. Ze komen in ons dieet terecht via de consumptie van groenten en fruit. In kleurrijke bessen als aardbeien, bosbessen, braambessen, frambozen en zwarte bessen zijn ze zichtbaar aanwezig. Anthocyanen zijn interessant als natuurlijke kleurstof en worden als additief toegevoegd aan bijvoorbeeld frisdranken. Daarenboven worden er gezondheidsbevorderende eigenschappen toegeschreven aan anthocyanen. Ze zouden bescherming bieden tegen kankers en hart- en vaatziektes. Verder zijn er aanwijzingen dat anthocyanen een ontstekingsremmende werking hebben, obesitas en diabetes tegenwerken en goed zijn voor de werking van de ogen.
Figuur1: Anthocyanen zijn fenolische verbindingen die behoren tot de flavonoïden. De basisstructuur bestaat uit een C6-C3-C6 skelet dat gesubstitueerd is met hydroxyl-, methoxy- en suikergroepen. De suikers zijn voornamelijk glucose, rhamnose, galactose, xylose en arabinose. (Bron: Glossary of Botanical Terms)
De gezondheidsbevorderende werking wordt vooral in verband gebracht met de hoge antioxidatieve activiteit van anthocyanen, hoewel er ook gesuggereerd wordt dat ze kunnen ingrijpen op bepaalde cellulaire processen door signaaloverdracht in cellen te beïnvloeden.
Een GMO tomaat rijk aan anthocyanen Het ‘National Cancer Institute of America’ raadt aan om 5 porties groenten en fruit te consumeren. Dit wordt amper door 23% van de populatie gehaald (5 A Day Surveillance). Ook de consumptie van anthocyanen ligt dus benden het gewenste peil. Wetenschappers aan het John Innes Centre achtten daarom de tijd rijp om een tomaat te ontwikkelen met hoge gehaltes aan anthocyanen. Tomaat is vooral gekend als bron van lycopeen, een vetoplosbare (membraangeassocieerde) antioxidant die tomaat zijn rode kleur verleent. Daarentegen bevat tomaat slechts minieme hoeveelheden van de wateroplosbare antioxidante anthocyaan pigmenten. Met behulp van genetische modificatietechnieken werden tomaten voorzien van genen uit leeuwenbekjesbloem die erom bekend staan om alle genen van de anthocyaansyntheseweg sterk te activeren.
De tomatenplanten werden genetisch gemodificeerd via Agrobacterium tumefaciens. Deze plant-specifieke bodembacterie bezit een zogenaamd plasmide dat in staat is om plantencellen binnen te dringen. Een deel van dit plasmide nestelt zich zich vervolgens in het genetisch materiaal van de plantencel. De onderzoekers brachten nu via dit ‘vectorsysteem’ genen van twee transcriptiefactoren (Del en Ros1, uit leeuwenbekje) binnen in het tomatengenoom. Transcriptiefactoren werken als moleculaire schakelaars die specifiek een hele reeks van genen ‘aan’ zetten. In het geval van Del en Ros1 worden alle genen die betrokken zijn bij de anthocyaansynthese geactiveerd. Del en Ros1 werden door de biotechnologen onder controle geplaatst van een vrucht-specifieke promotor, zodat anthocyaansynthese enkel in de tomatenvrucht op gang gebracht werd. De bekomen transgene planten werden langs klassieke weg ingekruist in het ras Money Maker. |
De aanpak bleek te werken want er werden gemodificeerde tomaten bekomen waarvan de vruchten verhoogde concentraties aan anthocyanen bevatten. Vooral delfinidine- en petunidine-gebaseerde anthocyanen bleken overvloedig aanwezig. Vruchten met de hoogste concentraties aan deze stoffen (2,83 mg/g versgewicht) kleurden dan ook paars.
Paarse tomaat is gezondheidsbevorderend De totale antioxidatieve activiteit in de paarse tomaat werd bepaald aan de hand van de TEAC methode ('trolox equivalent antioxidant capacity'). Deze bleek in de wateroplosbare fractie van de paarse tomaat zowat driemaal hoger te liggen dan in gewone tomaat. En daar bleef het niet bij, want de anthocyaan-rijke tomaten bleken effectief gezondheidsbevordzerende eigenschappen te hebben. Immers, wanneer deze tomaten onder de vorm van een poeder (gevriesdroogd) werden toegevoegd (10%) aan het dieet van kanker-gevoelige muizen (Trp53-/- knockout muizen, die spontaan en op jonge leeftijd kankers ontwikkelen) dan resulteerde dat in een levensduurverlenging van meer dan 25%. Momenteel bekijken de onderzoekers of de opgezuiverde anthocyanen tot eenzelfde resultaat leiden. Ook zal men de paarse tomaat evalueren voor hart- en vaatziekten en metabool syndroom.
Een GMO in een positief daglichtDe resultaten van dit door de EU gesubsidieerde onderzoek stellen GMO planten in een positief daglicht. De gezondheidsbevorderende toepassing van deze GMO biedt de consument immers een duidelijke meerwaarde. Het nieuws van de gezonde paarse tomaat (Figuur 2) vond dan ook ruime weerklank in de wereldwijde pers (bekijk o.a. volgende videofragmenten).
Figuur 2: gewone en anthocyaan-rijke tomaten, een zichtbaar verschil
De toekomst: stabielere anthocyanen?Een nadeel van de anthocyanen die momenteel als additief gebruikt worden, is hun beperkte stabiliteit (degradatie en ontkleuring). De onderzoekers aan het John Innes Centre zijn in samenwerking met het Institute of Food Research echter enzymen op het spoor gekomen die anthocyanen stabieler maken. Het betreft acyltransferasen, die acylgroepen aanbrengen op de suikergroepen van anthocyanen. Van een aantal van deze enzymen konden de onderzoeker reeds aantonen dat ze anthocyanen stabieler maken. De mogelijkheden rijken echter veel verder want in sommige planten zijn er meer dan honderd acyltransferasen aanwezig.
Nuttige links
- EU-STREP-Project Flora: Flavonoids and related phenolics for healthy living using orally recommended antioxidants
- EU-Project Profood: Improved antioxidant content for food applications
Bronnen
- Butelli E., Titta L., Giorgio M., Mock H-P., Matros A., Peterek S., Schijlen E., Hall R., Bovy A., Luo J., Martin C. (2008) Enrichment of tomato fruit with health-promoting anthocyanins by expression of selected transcription factors. Nature Biotechnology 26, 1301-1308.
- Luo J., Nishiyama Y., Fuell C., Taguchi G., Elliott K., Hill L., Tanaka Y., Kitayama M., Yamazaki M., Bailey P., Parr A., Michael A.J., Saito K., Martin C. (2007) Convergent evolution in the BAHD family of acyl transferases: identification and characterization of anthocyanin acyl transferases from Arabidopsis thaliana. The Plant Journal 50, 678-695.
Pdf's van deze artikels kunnen worden aangevraagd bij: cathie.martin@bbsrc.ac.uk.
