Especialistas del Conicet descifraron el genoma de la yerba mate

Especialistas del Conicet lideraron un proyecto internacional que descifró el genoma de la yerba mate Ilex paraguariensis, un cultivo del cual Argentina es el primer productor y que se comercializa para la elaboración de mate, la tercera infusión con cafeína más consumida en el mundo, y otras aplicaciones.

Cuando los autores comenzaron el proyecto, ya se había secuenciado el genoma de un gran número de plantas agrícolas como el té (Camellia sinensis) y el café (Coffea canephora y Coffea arabica), pero de la planta de yerba mate (Ilex paraguariensis en su nombre científico) no se conocía su ADN y tampoco se sabía cómo producía la cafeína.

El mapa del genoma constituye una herramienta "que será útil para el mejoramiento genético de esa planta y su aprovechamiento en la industria alimentaria, farmacéutica y biotecnológica", afirmó Adrián Turjanski, director del trabajo e investigador del Conicet en el Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA (Iquibicen, Conicet-UBA). También destacó que servirá para desarrollar variedades "más resistentes a climas y suelos diferentes".

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¿Cafeína o mateína?

Federico Vignale, primer autor del estudio, participó del proyecto desde sus inicios como becario doctoral del Conicet bajo la supervisión de Turjanski. El proyecto "marcó un antes y un después" en su carrera científica, ya que tuvo como objetivo secuenciar (o "leer") el genoma ADN de la planta de yerba mate para comprender, entre otras cosas, cómo produce la cafeína, uno de sus componentes más importantes. "A pesar de lo que muchos creen, el mate contiene cafeína, no mateína que no existe", apuntó.

En ese sentido, explicó que comprender cómo la planta sintetiza la cafeína resulta "interesante desde un punto de vista evolutivo y también comercial" ya que los altos niveles de cafeína en el mate "son responsables del malestar por acidez" que algunas personas experimentan al consumirlo.

Vignale, que ahora continúa su carrera científica en el Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) en la ciudad de Hamburgo, Alemania, remarcó que saber cómo la planta sintetiza la cafeína permitiría desarrollar una variedad de yerba mate "que no lo produzca para satisfacer aquellos consumidores que así lo prefieran".

La tesis de doctorado de Maximiliano Rossi, investigador del Conicet en el Instituto de Biotecnología Misiones Dra. María Ebe Reca (InBioMis, FCEQyN-Universidad Nacional de Misiones), forma parte del avance científico publicado en la revista científica eLife.

"Hoy la cafeína es el principal compuesto fitoquímico de importancia económica en el mercado tanto del café, té o mate. Pero con este avance abrimos la jugada a nuevos mercados desde el conocimiento de la genómica para el mejoramiento de la planta con la posibilidad de desarrollar productos descafeinados con plantas que naturalmente no produzcan ese alcaloide y sí produzcan, en mayores cantidades, otros compuestos vegetales con propiedades antioxidantes, antidiabéticas y estimulantes del sistema nervioso", afirmó.

El investigador del Conicet en el Instituto de Biotecnología Misiones (InBioMis) Pedro Zapata es también autor del estudio y director de la tesis de doctorado de Rossi: "Es un gran aporte de la ciencia para el desarrollo agrobiotecnológico futuro del cultivo de la yerba mate, un cultivo de importancia económica para Argentina", agregó.

Federico Vignale y una colega utilizando la bioinformática para analizar el genoma de la Yerba Mate. Creditos: Jeff Dowling, EMBL-EBI.

La ruta de la síntesis de la cafeína en la yerba

Para secuenciar el genoma se tomaron muestras de ADN de plantas en Misiones y Corrientes, donde se concentra la mayoría de las plantaciones de esa variedad y que convierten a la Argentina en el primer productor mundial. Con herramientas bioinformáticas y otras tecnologías, lograron identificar los genes involucrados en la síntesis de la cafeína mediante un trabajo de colaboración con Todd Barkman, un botánico estadounidense experto que trabaja en la Universidad de Western Michigan, en Estados Unidos.

"Lo más interesante es que la ruta biosintética de la cafeína en la yerba mate es diferente a la de otras plantas como el té y el café. Esto sugiere que la síntesis de cafeína evolucionó de manera convergente (o independiente) en estas especies", detalló el investigador Vignale.

Por su parte, Rossi recordó que se pudo determinar que un ancestro de la yerba mate duplicó su ADN hace aproximadamente 50 a 70 millones de años. "Esta duplicación genética ancestral pudo haber sido clave en la evolución de la complejidad metabólica de la planta", puntualizó.

En tanto, Zapata destacó la colaboración nacional e internacional en el proyecto, ya que eso permitió "llegar a estos resultados tan útiles para una actividad económica muy importante" de la Argentina. "El camino recién empieza, pero lo importante es que a partir de los resultados pueden derivarse múltiples proyectos con potenciales aplicaciones en la industria alimenticia y farmacéutica", añadió.

Finalmente, Turjanski confirmó que será "una herramienta útil para diferentes proyectos de interés agronómico y económico centrados en una planta emblemática de la cultura" de la región.

Adrián Turjanski

Equipo de investigación

Del trabajo también participaron Raúl Acevedo y Pedro Sansberro, del Instituto de Botánica del Nordeste (IBONE, Conicet- Universidad Nacional del Nordeste); Pedro D. Zapata, del InBioMis; Carlos Modenutti y Ezequiel Sosa, del IQUIBICEN; Dardo Marti, del Instituto de Biología Subtropical (IBS, Conicet-UNaM), con sede en Posadas, Misiones; Lucas Defelipe, del EMBL; Renato R.M. Oliveira, Gisele Nunes y Guilherme Oliveira, del Instituto Tecnológico Vale, en Brasil; Andrea Hernández García y Satish Nair, de la Universidad de Illinois en Estados Unidos; German Burguener, de la Universidad de California, en Estados Unidos; y Madeline Smith y Nicole Dubs, de la Universidad de Western Michigan.