Листья салата и табака превратили в фабрику по производству животного белка
Мясо нынче есть не модно — кто-то его избегает из экологических соображений, кому-то жалко животных. Но даже самые отъявленные вегетарианцы понимают, что это насущная необходимость — природа сделала нас всеядными. Биотехнологи нашли решение — они заставили растения вырабатывать мышечный белок. Многообещающие результаты первых экспериментов вышли в журнале Frontiers in Plant Science.
«Мы показали, что растения можно модифицировать так, чтобы они производили животный белок миоглобин в своих хлоропластах — "энергетических фабриках" фотосинтеза», — говорит ведущий автор Алексия Грофф из Имперского колледжа Лондона.
Миоглобин — ключевой компонент сердечной и скелетной мускулатуры позвоночных. Это он придает мясу характерный вкус и цвет. Экспрессирующий его ген взяли у свиньи, сняли копии и с помощью так называемой «генной пушки» выстрелили ими в хлоропласты проростков табака и салата.
Расстрелянные из генной пушки
Анализ показал, что такая «насильственная» генетическая модификация сработала — часть проростков интегрировала чужеродный ген в кольцевидную молекулу ДНК хлоропластов. Растения выросли, зацвели и дали семена, причем трансген наследовался потомством.
Для сравнения авторы также встроили тот же ген в значительно более крупный ядерный геном обоих растений, а также в хлоропласты одноклеточной водоросли Chlamydomonas reinhardtii.
a) Схема встраивания генов в ДНК хлоропластов
b) Трансгены встроились в нужное место и растения стали «чистыми» — гомоплазмичными
c) Внешний вид растений через 40 дней
d) Через 60 дней цветки уже способны к размножению
e) Семена проверили на устойчивость к антибиотикам. Трансгенные растения оказались более живучими — значит, свиной ген передался по наследству.
«Из-за своего бактериального происхождения и большого числа копий в каждой клетке хлоропласты, как правило, гораздо эффективнее ядра синтезируют большие количества белка Табак мы использовали как модельную культуру для отработки технологии, а салат — как съедобное растение, которое в перспективе можно применять непосредственно для производства пищевых ингредиентов», — объясняет исследовательница.
Жидкостная хроматография и масс-спектрометрия показали, что доля миоглобина от общего количества белка в хлоропластах табака достигла 2,7%, салата — до 1,5%, или примерно 800 мг на килограмм сухой массы табака и 810 мг на килограмм сухой массы салата.
Это как минимум в три раза превышает выход из трансгенных растений табака с вставкой в ядерный геном. Для сравнения: в натуральном мясе содержится от 8,1 до 11,2 мг миоглобина на грамм сухого веса.
«Несмотря на это, растениеводство гораздо эффективнее животноводства с точки зрения ресурсов. Следовательно, миоглобин, полученный из растений, может давать сопоставимую или даже более высокую урожайность белка на гектар, чем животноводство, при значительно меньшем потреблении воды и выбросах парниковых газов», — пишут авторы.
Растительная замена без потери пользы
«Миоглобин можно экстрагировать из листьев и очищать с помощью промышленных методов белковой очистки. Поскольку он идентичен животному миоглобину, его можно добавлять в растительные мясные продукты для улучшения цвета, вкуса и питательной ценности», — полагает Грофф.
Эксперменты проводились в исследовательском центре при Имперском колледже Лондона, открытом на средства Джеффа Безоса, и частично финансировались биотехнологическим стартапом, созданным для коммерциализации технологии.
