Expresión de desaturasas de ácido graso en maíz.

Una planta de maíz transgénica o semilla de maíz transgénica que comprende una construcción recombinante que comprende una secuencia polinucleotídica que codifica una Δ

15 desaturasa de Neurospora crassa mutagenizada para aumentar su expresión en una monocotiledónea, tal como maíz, y una secuencia polinucleotídica que codifica una Δ6 desaturasa de Primula julia modificada para su expresión en plantas monocotiledóneas, comprendiendo dicha planta de maíz y semilla de maíz un aceite de semilla de maíz endógeno que tiene un contenido de ácido estearidónico (18:4 n-3) del 25 al 33%.

Expresión de desaturasas de ácido graso en maíz Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención

La invención se refiere en líneas generales a la expresión de enzimas desaturasa que modulan la cantidad y localización de dobles enlaces en ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (LC-PUFA) en maíz y composiciones derivadas del mismo.

2. Descripción de la técnica relacionada

Los productos principales de la biosíntesis de ácidos grasos en la mayoría de los organismos son compuestos de 16 y 18 carbonos. La proporción relativa de longitudes de cadena y grado de insaturación de estos ácidos grasos varía ampliamente entre las especies. Los mamíferos, por ejemplo, producen principalmente ácidos grasos saturados y monolnsaturados, mientras que la mayoría de las plantas superiores producen ácidos grasos con uno, dos, o tres dobles enlaces, comprendiendo los dos últimos ácidos grasos poliinsaturados (PUFA).

Las dos familias principales de PUFA son los ácidos grasos omega-3 (también representados como ácidos grasos "n-3"), ejemplificados por ácido eicosapentaenoico (EPA, 2:4, n-3), y los ácidos grasos omega-6 (también representados como ácidos grasos "n-6"), ejemplificados por ácido araquidónico (ARA, 2:4, n-6). Los PUFA son componentes importantes de la membrana plasmática de la célula y el tejido adiposo, donde pueden encontrarse en forma tales como fosfolípidos y como triacllgllcérldos, respectivamente. Los PUFA son necesarios para el desarrollo apropiado en mamíferos, particularmente en el desarrollo del cerebro Infantil, y para la formación y reparación de tejidos.

Vahos trastornos responden al tratamiento con ácidos grasos. La suplementaclón con PUFA ha demostrado reducir la tasa de reestenosis después de angioplastla. Los beneficios para la salud de ciertos ácidos grasos omega-3 en la dieta para enfermedad cardiovascular y artritis reumatoide también están bien documentados (Simopoulos, 1997; James y col., 2). Adicionalmente, los PUFA se han sugerido para su uso en tratamientos para asma y psoriasis. Las evidencias Indican que los PUFA pueden estar implicados en el metabolismo del calcio, lo que sugiere que los PUFA pueden ser útiles en el tratamiento o prevención de osteoporosis y de cálculos renales o del tracto urinario. La mayoría de las evidencias de los beneficios para la salud se aplica a las grasas omega-3 de cadena larga, EPA y ácido docosahexaenoico (DHA, 22:6), que están en el pescado y el aceite de pescado. Con esta base de evidencias, las autoridades sanitarias y los nutrlclonlstas en Canadá (Sclentlflc Revlew Committee, 199, Nutrltlon Recommendations, Minister of National Health and Welfare, Canadá, Ottawa), Europa (de Deckerer y col., 1998), el Reino Unido (The British Nutrltlon Foundation, 1992, Unsaturated fatty-aclds - nutritional and physiological significance: The report of the British Nutrltlon Foundation's Task Forcé, Chapman and Hall, Londres), y los Estados Unidos (Simopoulos y col., 1999) han recomendado un consumo aumentado en la dieta de estos PUFA.

Los PUFA también pueden usarse para tratar la diabetes (patente de Estados Unidos N° 4.826.877; Horrobin y col., 1993). Se ha demostrado un metabolismo y una composición alterados de los ácidos grasos en animales diabéticos. Se ha sugerido que estas alteraciones están Implicadas en algunas de las complicaciones a largo plazo resultantes de la diabetes, incluyendo retlnopatía, neuropatía, nefropatía y daño al sistema reproductor. El aceite de onagra, que contiene ácido y-linolénico (GLA, 18:3, A6, 9, 12), ha demostrado prevenir y revertir el daño nervioso diabético.

Los PUFA, tales como ácido linolelco (LA, 18:2, A9, 12) y ácido a-linolénico (ALA, 18:3, A9, 12, 15), se consideran como ácidos grasos esenciales en la dieta porque los mamíferos carecen de la capacidad de sintetizar estos ácidos. Sin embargo, cuando se ingieren, los mamíferos tienen la capacidad de metabolizar LA y ALA para formar las familias n-6 y n-3 de ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (LC-PUFA). Estos LC-PUFA son importantes componentes celulares que confieren fluidez a las membranas y funcionan como precursores de eicosanoides biológicamente activos tales como prostaglandinas, prostaciclinas, y leucotrienos, que regulan las funciones fisiológicas normales. El ácido araquidónico es el precursor principal para la síntesis de eicosanoides, que incluyen leucotrienos, prostaglandinas, y tromboxanos, y que también desempeñan un papel en el proceso de inflamación. La administración de un ácido graso omega-3, tal como SDA, ha demostrado inhibir la biosíntesis de leucotrienos (patente de Estados Unidos N° 5.158.975). El consumo de SDA ha demostrado conducir a una disminución en los niveles sanguíneos de citoquinas pro-inflamatorias TNF-a e IL-ip (publicación de Estados Unidos N° 243958).

En mamíferos, la formación de LC-PUFA está limitada en velocidad por la etapa de A6 desaturación, que convierte LA en ácido y-linolénico (GLA, 18:3, A6, 9, 12) y ALA en SDA (18:4, A6, 9, 12, 15). Muchas afecciones fisiológicas y patológicas han demostrado reducir esta etapa metabólica incluso más, y por consiguiente, la producción de LC- PUFA. Para superar la etapa limitante de la velocidad y aumentar los niveles tisulares de EPA, podría consumirse grandes cantidades de ALA. Sin embargo, el consumo de cantidades solo moderadas de SDA proporciona una fuente eficaz de EPA, ya que SDA es aproximadamente cuatro veces más eficaz que ALA en elevar los niveles tisulares de EPA en seres humanos (publicación de Estados Unidos N° 243958). En algunos estudios, la administración de SDA también fue capaz de aumentar los niveles tisulares de ácido docosapentaenoico (DPA), que

es un producto de elongación de EPA. Como alternativa, evitando la A-6 desaturación mediante suplementación en la dieta con EPA o DHA puede aliviarse de forma eficaz muchas enfermedades patológicas asociadas con bajos niveles de PUFA. Sin embargo, como se expone en más detalle a continuación, las fuentes actualmente disponibles de PUFA no son deseables por múltiples razones. La necesidad de una fuente fiable y económica de PUFA ha estimulado un interés en fuentes alternativas de PUFA.

Los principales PUFA de cadena larga de importancia DFlAy EPA, que se encuentran principalmente en diferentes tipos de aceite de pescado, y ARA, encontrado en hongos filamentosos tales como Mortierella. Para DHA, existen varias fuentes para producción comercial incluyendo una diversidad de organismos marinos, aceites obtenidos de pescado marino de agua fría y fracciones de yema de huevo. Las fuentes comerciales de SDA incluyen los géneros de plantas Trichodesma, Borago (borraja) y Echium. Sin embargo, existen varias desventajas asociadas con la producción comercial de PUFA a partir de fuentes naturales. Las fuentes naturales de PUFA, tales como animales y plantas, tienden a tener composiciones de aceite altamente heterogéneas. Los aceites obtenidos de estas fuentes por lo tanto pueden requerir purificación excesiva para separar uno o más PUFA deseados o para producir un aceite que esté enriquecido en uno o más PUFA.

Las fuentes naturales de PUFA también están sometidas a incontrolables fluctuaciones de disponibilidad. Las reservas de peces pueden experimentar variación natural o pueden agotarse por sobrepesca. Además, incluso con evidencias abrumadoras de sus beneficios terapéuticos, las recomendaciones dietéticas respecto a los ácidos grasos omega-3 no se han tenido en cuenta. Los aceites de pescado tienen sabor y olor desagradables, que pueden ser imposibles de separar económicamente del producto deseado, y pueden volver a dichos productos inaceptables como suplementos alimenticios. Los aceites animales, y particularmente los aceites de pescado, pueden acumular contaminantes ambientales. Los alimentos pueden enriquecerse con aceites de pescado, pero de nuevo, dicho enriquecimiento es problemático a causa del coste y la disminución de reservas de pescado en todo el mundo. Este problema también es un impedimento para el consumo e ingesta de pescado completo. No obstante, si los mensajes de salud de aumentar la ingesta de pescado se aceptaran por las comunidades, probablemente habría un problema en cumplir la demanda de pescado. Además, existen problemas con la sostenibilidad de esta industria, que depende principalmente de las reservas de pescado salvaje para la alimentación acuícola (Naylor y col., 2).

Otras limitaciones naturales favorecen un nuevo enfoque para la producción de ácidos grasos omega-3. Las condiciones climáticas y las enfermedades pueden causar fluctuación en las producciones tanto de fuentes de pescado como vegetales. Tierra de cultivo disponible para la producción de cultivos oleaginosos... [Seguir leyendo]

1. Una planta de maíz transgénica o semilla de maíz transgénica que comprende una construcción recomblnante que comprende una secuencia polinucleotídica que codifica una A15 desaturasa de Neurospora crassa mutagenizada para aumentar su expresión en una monocotiledónea, tal como maíz, y una secuencia polinucleotídica que codifica una A6 desaturasa de Prímula julia modificada para su expresión en plantas monocotiledóneas, comprendiendo dicha planta de maíz y semilla de maíz un aceite de semilla de maíz endógeno que tiene un contenido de ácido estearidónico (18:4 n-3) del 25 al 33%.

2. La planta de maíz transgénica o semilla de maíz transgénica de la reivindicación 1, en la que la planta de maíz es una planta endogámica o una planta híbrida, y la semilla de maíz es una semilla endogámica o una semilla híbrida.

3. Un aceite de semilla de maíz endógeno que se puede obtener de una semilla de maíz de la reivindicación 1 y que tiene un contenido de ácido estearidónico (18:4 n-3) del 25 al 33%.

4. El aceite de semilla de maíz de la reivindicación 3, en el que

(i) el contenido de ácido estearidónico es seleccionado entre el 25% al 32% y del 25% al 3%; o

(¡i) el aceite de semilla de maíz se define como comprendiendo ácido gamma-linolénico en un contenido

seleccionado entre: menos del 7,5%, menos del 5% y menos del 3%; o

(iii) la proporción de ácido estearidónico a ácido gamma-linolénico es seleccionada entre: de 1:1 a 1:1, de 2:1 a 1:1, de 3:1 a 5:1 y al menos 3:1; o

(iv) la proporción de ácidos grasos omega-3 a omega-6 en el aceite es seleccionada entre: de ,5%: 1 al 1:1, de 5:1 a 1:1, y al menos 5:1.

5. Un procedimiento de producción de aceite de semilla, que comprende cultivar la planta de maíz de la reivindicación 1 en condiciones de cultivo de plantas hasta que la planta produzca dicho aceite de semilla.

6. Un procedimiento para aumentar el valor nutritivo de un producto comestible para consumo humano o animal no humano, que comprende añadir el aceite de semilla de maíz de la reivindicación 3 al producto comestible.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que el producto comestible es seleccionado entre alimentos para seres humanos, piensos para animales y un suplemento alimenticio.

8. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que el aceite de semilla de maíz aumenta el contenido de ácido estearidónico del producto comestible.

9. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que el aceite de semilla de maíz aumenta la proporción de ácidos grasos omega-3 a omega-6 del producto comestible.

1. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que el producto comestible carece de ácido estearidónico antes de añadir el aceite de semilla de maíz.

11. Un procedimiento de fabricación de alimentos y/o piensos, que comprende añadir el aceite de semilla de maíz de la reivindicación 3 a los ingredientes de partida para producir el alimento y/o pienso.

12. Alimentos o piensos fabricados por el procedimiento de la reivindicación 11.

13. Una composición para proporcionar ácido estearidónico a un ser humano o animal no humano, comprendiendo dicha composición el aceite de semilla de maíz de la reivindicación 3.

14. La composición de la reivindicación 13, que es una composición comestible, preferentemente

(i) la composición comestible es alimento o pienso, más preferentemente el alimento comprende bebidas, alimentos de infusión, salsas, condimentos, aliños de ensalada, zumos de frutas, jarabes, postres, glaseados y rellenos, productos congelados blandos, productos de confitería o alimento de hidratación intermedia, o es alimento o pienso para un animal de compañía; o

(ii) la composición comestible es sustancialmente un líquido o un sólido; o

(iii) la composición comestible es un suplemento alimenticio y/o un nutracéutico.

15. La composición de la reivindicación 13, que

(i) es adecuada para ser administrada a un ser humano; o

(ii) es adecuada para ser administrada a un animal no humano, preferentemente a ganado o aves de corral.