Nahradíme krávy bakteriemi?

23. 7. 2025

To otevírá cestu rostlinným alternativám mléčných výrobků, které napodobují tradiční mléčné výrobky na molekulární úrovni, ale jsou udržitelné a bez krutosti.

Studie v časopise Trends in Biotechnology uvádí dvě metody výroby kaseinu (mléčné bílkoviny), který je nutričně a funkčně podobný hovězímu kaseinu.

Kasein je velmi vyhledávanou složkou ve výživě kojenců i dospělých, protože je stravitelný, vysoce kvalitní a poskytuje několik esenciálních aminokyselin, které naše tělo potřebuje. Celosvětový trh s kaseinem, jehož hodnota v roce 2023 činila 2,7 miliardy dolarů, je vykoupen krutostí vůči zvířatům a vysokým dopadem na životní prostředí. Nárůst poptávky po udržitelných a bezmléčných variantách vedl výzkumníky k hledání alternativních metod výroby kaseinu.

Potravinářský a farmaceutický průmysl již nějakou dobu využívá mikroorganismy jako buněčné továrny pro velkovýrobu biomolekul, doplňků stravy a enzymů. Vědci byli zvědaví, zda by stejný přístup mohl být použit pro rekombinantní kaseinové proteiny, vyráběné genetickým inženýrstvím v mikrobiálních buněčných továrnách. Tyto techniky však často selhávají při replikaci klíčového faktoru, který dodává kaseinu jeho jedinečné vlastnosti – fosforylace, což je biologický proces, při kterém se k proteinu přidává fosfátová skupina.

Fosforylace serinových zbytků (aminokyselinových složek) je rozhodující pro schopnost kaseinu vázat vápník, díky čemuž je mléko stabilní a poskytuje mu nutriční vlastnosti. Vazba na vápník také zajišťuje tvorbu proteinových struktur v nanoměřítku nazývaných kaseinové micely, které působí jako doručovací činidla pro biologicky dostupný vápník a fosfát.

K překonání tohoto problému vědci přijali dvě hlavní strategie. Nejprve upravili bakterie tak, aby koexprimovaly tři proteinkinázy Bacillus subtilis, což jsou enzymy, které katalyzují přidání fosfátových skupin k proteinům. Za druhé, navrhli fosfomimetickou verzi αs1-kaseinu, ve které byly serinové zbytky normálně fosforylované v přirozeně se vyskytujícím proteinu nahrazeny kyselinou asparagovou, aby napodobily negativní náboj a funkční účinky fosforylace.

Tým provedl strukturální analýzu, testy vazby vápníku a simulovaný gastrointestinální trávení odvozeného αs1-kaseinu. Výsledky ukázaly, že jak fosforylované, tak fosfomimemické kaseiny bakteriálního původu měly vysokou schopnost vázat vápník a jejich stravitelnost a struktura byly srovnatelné s kaseinem získaným ze skotu.

Vědci zdůraznili, že zatímco fosforylace zprostředkovaná kinázou poskytuje cestu pro věrné napodobení nativního kaseinu, fosfomimetický kasein poskytuje jednodušší cestu pro produkci funkčně podobných proteinů. Navrhli také, že je zapotřebí další kvantitativní analýzy, abychom plně uvolnili naši schopnost využít mikrobiální produkci kaseinů pro udržitelné a krutosti zbavené mléčné a potravinářské aplikace.

Zdroj v angličtině: ZDE