Фото: із відкритих джерел
Британські дослідники інтегрували гени міоглобіну свині та ВРХ у хлоропласти тютюну й салату за допомогою «генетичної гармати». У лабораторних умовах рослини синтезували близько 800–810 мг міоглобіну на кілограм сухої маси — щонайменше утричі більше, ніж за внесення гена в ядерний геном.
Про це повідомляє сайт Аграрії разом з посиланням на Hortidaily.
Команда з Department of Life Sciences Імперського коледжу Лондона, Bezos Centre for Sustainable Protein та стартапу Kyomei продемонструвала, що рослини можуть слугувати платформою для виробництва міоглобіну — білка, який у м’ясі відповідає за характерний колір і частину смако-ароматичних властивостей. Результати опубліковано у Frontiers in Plant Science.
Міоглобін — залізовмісний білок, поширений у серцевому та скелетному м’язі хребетних. Саме залізо в його складі, як зазначають автори, пов’язують із «металевим» та умамі-відтінком смаку, а зв’язаний кисень — із червоним забарвленням м’яса.
Як отримували білок у рослинах
Дослідники клонували гени міоглобіну свині та великої рогатої худоби, після чого доставляли їхні копії в хлоропласти проростків тютюну та салату, вирощених у лабораторії. Для цього використали так звану «gene gun» (генетичну гармату). Тести підтвердили інтеграцію генів у невеликий кільцевий геном хлоропластів у частини сіянців. Далі рослини дорощували до дорослого стану: вони цвіли, формували насіння, а нащадки успадковували трансген.
Для порівняння команда також інтегрувала ген у ядерний геном рослин, а ще ввела його в хлоропласт одноклітинної водорості Chlamydomonas reinhardtii.
Технічні характеристики та параметри
- Цільовий білок: міоглобін (Mb) свині та ВРХ.
- Платформи: тютюн і салат (хлоропластна трансформація), порівняння з ядерною трансформацією; також Chlamydomonas reinhardtii (хлоропласт).
- Метод доставки ДНК: «gene gun» у хлоропласти проростків.
- Підтвердження продукції: вимірювання методом рідинної хроматографії з мас-спектрометрією (LC–MS).
- Вихід міоглобіну (суха маса): тютюн із хлоропластною модифікацією — приблизно 800 мг/кг; салат — приблизно 810 мг/кг.
- Порівняння з ядерною трансформацією: хлоропластний підхід дав щонайменше у 3 рази вищий рівень.
- Орієнтир для м’яса: у «реальному м’ясі» — 8,1–11,2 мг/г сухої маси.
Чому саме хлоропласти
За словами авторів, хлоропласти через «бактеріальне походження» та високу кількість копій на клітину зазвичай ефективніші у синтезі великих кількостей білка, ніж ядерний геном. Тютюн у роботі використали як модельну рослину для відпрацювання технології, а салат — як їстівну культуру, яка потенційно може бути придатною для виробництва харчових інгредієнтів.
Що це може означати для виробництва інгредієнтів
У матеріалі нагадують, що поширений підхід до отримання білків для альтернатив м’яса — мікробна інженерія (внесення генів тваринних білків у бактерії або дріжджі з подальшим виробництвом у біореакторах). Натомість нова робота демонструє рослинний варіант як альтернативний шлях.
Автори зазначають: хоча концентрації міоглобіну в рослинній біомасі нижчі, ніж у м’ясі, вирощування рослин загалом є ресурсоефективнішим за тваринництво. Відповідно, за їхньою оцінкою, рослинний міоглобін потенційно може забезпечити врожайність білка з гектара, співставну або навіть вищу за тваринницьку, з нижчим водокористуванням і викидами парникових газів.
«Це перспективний proof of concept… Довгостроковий потенціал залежатиме від покращення включення гему, щоб міоглобін забезпечував колір, смак і властивості під час приготування, яких очікують від альтернатив м’яса. Подальші дослідження мають підтвердити харчову функціональність і безпеку, польову продуктивність, вимоги до переробки та чіткі економічні й екологічні переваги в масштабі», — зазначив професор Родріго Ледесма-Амаро (Imperial).
Наступні кроки: екстракція, очищення та регуляторні питання
За словами дослідників, міоглобін можна буде екстрагувати з листя та очищувати промисловими методами очищення білків. Оскільки він «ідентичний тваринному міоглобіну», його розглядають як інгредієнт для покращення кольору, смаку та поживної цінності рослинних м’ясних продуктів.
«Міоглобін можна екстрагувати з листя та очищувати промисловими методами очищення білків. Оскільки він ідентичний тваринному міоглобіну, його можна додавати як інгредієнт до рослинних м’ясних продуктів, щоб покращити їхній колір, смак і поживну цінність», — сказала д-р Алексія Грофф.
Співавторка роботи д-р Кьоко Морімото (Kyomei) також припустила, що їстівний салат, модифікований для експресії міоглобіну, теоретично може стати «біофортифікованою» їжею, збагаченою гемовим залізом — за умови законодавчого схвалення.
Команда підкреслює, що потрібна подальша оптимізація технології та демонстрація її роботи в комерційному масштабі.