Почему грейпфрут горчит и можно ли убрать горечь: учёные уже сделали это, но есть нюанс

Грейпфрут — один из самых полезных цитрусов (хотя у него есть и спорная репутация: грейпфрут нельзя есть при приёме лекарств), но миллионы людей не любят его есть из-за характерной горечи. Израильская команда из Центра Вулкани с помощью технологии CRISPR/Cas9 отключила ген, который заставляет грейпфрут горчить. Горькие соединения в листьях отредактированного растения полностью исчезли — но до результатов в плодах ещё несколько лет. Вот как это устроено и почему история сложнее, чем кажется на первый взгляд.

Исследователи заблокировали активность гена, который отвечает за горький вкус грейпфрутов

Почему грейпфрут горчит и какой ген отвечает за горький вкус

Горечь грейпфрута — это не случайность, а работа конкретного биохимического механизма. За горький вкус цитрусов отвечают вещества из группы флаваноновых неогесперидозидов, и их накопление зависит от единственного фермента — 1,2-рамнозилтрансферазы (1,2RhaT), который работает и в листьях, и в плодах. Проще говоря, это молекулярный «переключатель»: он направляет химические предшественники вкуса по горькому пути вместо нейтрального.

Ключевой ген и ферменты горечи были идентифицированы ещё в конце 1990-х молекулярным биологом Йорамом Эялем и его коллегами из Центра Вулкани в Израиле. Но от понимания механизма до его редактирования прошло около 25 лет.

В грейпфруте два фермента — 1,2RhaT и 1,6RhaT — конкурируют за один и тот же субстрат. Первый превращает его в горькие соединения: нарингин, понцирин и неогесперидин. Второй — в безвкусные рутинозиды: нарирутин, дидимин и гесперидин. Представьте развилку на дороге: если «работает» 1,2RhaT — фрукт горчит, если 1,6RhaT — нет.

Мандарины и апельсины не горчат именно потому, что у них нет функциональной версии гена 1,2RhaT — он им просто не достался в ходе эволюции и скрещивания. Вообще у цитрусов вкус часто определяется очень точными генетическими механизмами: достаточно вспомнить, почему лимоны такие кислые.

Как работает CRISPR и как учёные убрали горечь у грейпфрута

Используя технологию геномного редактирования CRISPR/Cas9, команда инактивировала ген 1,2RhaT в грейпфруте сорта «Дункан» (Citrus paradisi) и цитранже «Каррицо» (гибрид апельсина и цитруса трифолиата). В отредактированных линиях возникли мутации со сдвигом рамки считывания, которые ввели преждевременные стоп-кодоны — и синтез горьких неогесперидозидов прекратился.

Что это значит на простом языке? CRISPR работает как молекулярные ножницы для ДНК: учёные точечно внесли крошечную ошибку в ген 1,2RhaT. Из-за этой ошибки растение перестало синтезировать белок, и производство горьких химических веществ фактически остановилось.

Исследователь осматривает листья молодого цитрусового дерева после генного редактирования

Метаболомный анализ листьев мутантных линий подтвердил полное отсутствие горьких флаваноновых неогесперидозидов и компенсаторное увеличение безвкусных рутинозидов — гесперидина, дидимина и нарирутина. То есть общий уровень флавоноидов не упал — просто их баланс сместился от горьких к нейтральным. Именно этого и добивались учёные: убрать горечь, сохранив общий уровень флавоноидов, которые считаются полезными для здоровья.

Когда появится грейпфрут без горечи и почему его ещё не пробовали

Здесь важно отметить: учёные пока проверили только листья, а не плоды. Исследование обнаружило метаболические соединения только в листьях, хотя команда ожидает идентичных результатов и для фруктов. Почему нельзя просто подождать пару месяцев и проверить?

Грейпфрутовые деревья требуют нескольких лет, чтобы начать плодоносить, поэтому отредактированные плоды ещё не удалось оценить на вкус. Поскольку 1,2RhaT представлен в цитрусах единственным геном, его удаление, вероятно, устранит или значительно снизит горечь плодов. Но «вероятно» — это не «точно». Как отметил Джеффри Томсон, специалист по геномной инженерии растений из Йельского университета, не участвовавший в исследовании, нужно дождаться плодов и проверить, как изменится метаболический состав мякоти и сока.

Узнай, какой цитрусовый самый полезный на самом деле и за счёт каких веществ.

Что будет с пользой грейпфрута без горечи и как это влияет на здоровье

Горькие соединения грейпфрута — это не просто неприятный привкус. Нарингин — главный флавоноид грейпфрута — обладает целым спектром биологической активности: противовоспалительной, антиоксидантной и иммуномодулирующей. Флавоноиды связывают с антиоксидантным, противовоспалительным и противоопухолевым действием, а грейпфрут и его сок — один из самых богатых их источников, особенно нарингина.

Возникает логичный вопрос: не потеряет ли негорький грейпфрут свою пользу? Авторы исследования честно признают: пока неизвестно, изменит ли генетическая модификация питательную ценность плода или устойчивость самого дерева. Впрочем, в листьях общий уровень флавоноидов не упал — горькие вещества просто заместились безвкусными «родственниками» из той же группы. Сохранится ли эта картина в плодах — покажет время.

Сравнение обычного и отредактированного грейпфрута — пока гипотетическое, ведь плоды ещё не созрели

Кроме того, нарингин известен тем, что он и родственные флавоноиды влияют на всасывание некоторых лекарств, из-за чего грейпфрутовый сок не рекомендуют совмещать с приёмом медикаментов. Если горькие соединения исчезнут, этот эффект тоже может измениться — но это пока только предположение.

Зачем учёные убирают горечь у грейпфрута и кому это выгодно

Коммерческая логика проста. Горечь — главная причина, по которой многие потребители избегают грейпфрута. «Дети обычно не любят грейпфрут, потому что он слишком горький для них», — объясняет доктор Нир Карми из Центра Вулкани. Джеффри Томсон из Йельского университета отмечает, что устранение горечи в цитрусах — это признак, который будет привлекателен для многих потребителей цитрусового сока.

Йорам Эяль, один из руководителей исследования, считает, что работа открывает более широкий рынок для грейпфрутов и любых будущих сортов цитрусовых. Но интересно и другое: цитранж «Каррицо» был выбран для редактирования не только ради вкуса — этот гибрид используется в селекции как подвой, который придаёт морозоустойчивость и толерантность к опасной болезни цитрусовых — хуанлунбину (HLB). Дикие родственники цитрусовых более устойчивы к холоду, и автор исследования заинтересован в скрещивании диких растений с культурными, чтобы создать сорта, устойчивые к похолоданиям.

Hi-News в Max! Подписывайся и будь в курсе новых открытий.

Важно понимать: это не классический ГМО, в который вставляют чужеродный ген (и здесь почти неизбежно возникает вопрос — опасны ли ГМО продукты вообще). Здесь учёные внесли мелкие мутации в собственный ген растения — по сути, воспроизвели ошибку, которая могла бы произойти и в природе, только сделали это точечно и быстро. Технология CRISPR/Cas9 не добавляет грейпфруту ничего нового — она просто «выключает» один из его собственных механизмов.

Когда появится грейпфрут без горечи и дойдёт ли он до магазинов

Дорога до магазинной полки ещё долгая. Грейпфрутовое дерево — не пшеница: по словам Эяля, редактирование конкретного признака у дерева технически сложнее, чем у сельскохозяйственных культур. Нужно дождаться первых плодов, провести анализ состава мякоти и сока, оценить вкус, питательную ценность и поведение дерева в поле.

Кроме того, судьба такого продукта будет зависеть от регуляторной среды: в разных странах к генетически отредактированным растениям относятся по-разному. В некоторых юрисдикциях продукты CRISPR-редактирования приравнивают к обычной селекции, в других — к ГМО со всеми вытекающими ограничениями. Многое теперь будет зависеть не только от вкуса плодов, но и от того, в каких странах CRISPR-культурам дали зелёный свет на уровне регуляторов.

Тем не менее это один из первых случаев, когда CRISPR применяется для изменения вкуса широко потребляемого фрукта. Если подход сработает и для плодов, он может быть распространён на другие горькие цитрусы — помело, трифолиату и их гибриды. Но пока это — ранний результат, пусть и красивый: горечь в листьях исчезла полностью, а общий баланс флавоноидов сохранился. Всё остальное — вопрос нескольких лет ожидания и проверки.