Enquanto a Engenharia Genética consiste em manipulações dos genes num organismo, a Engenharia Metabólica consiste na manipulação do metabolismo de um organismo. Assim sendo, é possível, por meio da engenharia genética, alterar vias importantes do metabolismo no sentido de obter substâncias de valor farmacológico.

A Engenharia Genética tem como objectivo a introdução de novas características num ser vivo para aumentar a sua utilidade permitindo a identificação, manipulação e multiplicação de genes. Esta engenharia possibilita o mapeamento do sequenciamento genómico, a clonagem, a terapia génica e a criação de transgénicos. Por exemplo, os animais e as plantas transgénicas são resultado da movimentação do material genético de um organismo para outro com a finalidade de obter características específicas.

A Engenharia Metabólica tem como objectivo optimizar processos genéticos e regulatórios em células a fim de aumentar a produção celular de uma determinada substância com o menor gasto possível de energia celular.

No entanto, tanto a engenharia genética como a engenharia metabólica são duas áreas de grande importância na produção de metabolitos secundários. Podem ser utilizadas em associação ou isoladamente.

 

Alterações nas vias biossintética – incrementar a produção de metabolitos

O desenvolvimento de novas técnicas de biologia molecular, nomeadamente, a tecnologia do DNA recombinante, permitiu modificar geneticamente as plantas e células vegetais de modo a que estas executem funções metabólicas específicas. Assim sendo, é possível introduzir alterações nas vias biossintéticas sem grandes danos visto que o metabolismo não está directamente envolvido nos processos vitais das plantas.

Uma outra maneira de incrementar a produção de um dado metabolito é através da estimulação da actividade de enzimas reguladoras da síntese de um dado metabolito ou através da activação da expressão dos genes que as codificam. Para tal é necessário que a enzima seja o factor limitante do processo e a taxa de transcrição deve determinar a taxa de formação do produto.

Para manipular o metabolismo secundário utiliza-se, ainda, a tecnologia de RNA “antisense” – RNA que contém uma sequência complementar de um dado RNA mensageiro normal. Através desta técnica é possível inibir a síntese de enzimas envolvidas em ramificações da via biossintética de um dado metabolito.

De uma maneira geral, é exequível incrementar a produção de metabolitos melhorando a sua produção através:

·         Aumento da actividade enzimática;

·         Indução da expressão de genes reguladores;

·         Bloqueamento das vias competitivas;

·         Bloqueamento do catabolismo.

 

Biorreactores

            A alteração das vias importantes do metabolismo, através da engenharia genética, fazem com que as plantas funcionem como biorreactores – biorreactores biológicos.

            Os biorreactores (Figura 1) são elementos cruciais dos processos biotecnológicos que permitem a produção de metabolitos secundários assegurando os seus níveis de qualidade e quantidade. A utilização de biorreactores tem como objectivo a obtenção de uma quantidade de biomassa suficiente para assegurar níveis de produtividade economicamente aprazíveis.

Figura 1 - Tipos de biorreactores.