Никаких коров: веганский сыр и йогурт будут производить модифицированные бактерии22.07.2025 12:16

Бактерии способны изменить будущее молочных продуктов, не содержащих животного молока. Ученые модифицировали полезную кишечную бактерию для получения ключевых молочных белков, необходимых для производства сыра и йогурта, без использования каких-либо ингредиентов животного происхождения. Это открывает путь к альтернативе на растительной основе, которая имитирует традиционные продукты уже на молекулярном уровне. Пресловутая борьба за высокие надои, похоже, уходит в прошлое.

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Trends in Biotechnology, сообщалось о двух методах получения казеина (молочного белка), которые по питательным и функциональным свойствам аналогичны коровьему казеину.

Казеин является востребованным компонентом как в рационе младенцев, так и взрослых, поскольку он легко усваивается и содержит ряд незаменимых аминокислот. Мировой рынок казеина, который в 2023 году оценивался в 2,7 миллиарда долларов, исторически связан с эксплуатацией животных и негативным воздействием на окружающую среду. Растущий спрос на экологически чистые и не предполагающие жестокости (cruelty free) продукты побудил исследователей искать альтернативные методы производства казеина.

Пищевая и фармацевтическая промышленность уже довольно давно используют микроорганизмы в качестве клеточных фабрик для крупномасштабного производства биомолекул, пищевых добавок и ферментов. Ученым было любопытно посмотреть, можно ли использовать такой же подход для рекомбинантных белков казеина, полученных с помощью генной инженерии на фабриках микробных клеток. Однако эти методы часто не позволяют воспроизвести ключевой биосинтез, придающий  казеину его уникальные свойства — фосфорилирование, при котором к белку добавляется фосфатная группа.

Фосфорилирование аминокислотного компонента серина имеет решающее значение для способности казеина связывать кальций, что делает молоко стабильным и придает ему питательные свойства. Это также обеспечивает образование наноразмерных белковых структур, называемых казеиновыми мицеллами. Они работают как агенты доставки биодоступного кальция и фосфата.

Чтобы решить эту проблему, исследователи применили две основные стратегии. Во-первых, они вывели бактерии Bacillus subtilis для совместной экспрессии трех протеинкиназ, которые являются ферментами, катализирующими добавление фосфатных групп к белкам. Во-вторых, они разработали фосфомиметическую версию as1-казеина, в которой остатки серина, обычно фосфорилируемые в природном белке, были заменены аспарагиновой кислотой, имитирующей отрицательный заряд и функциональные эффекты фосфорилирования.

Команда ученых провела структурный анализ, тесты на связывание кальция и смоделировала желудочно-кишечное переваривание полученного as1-казеина. Результаты показали, что как фосфорилированные, так и фосфомиметические казеины бактериального происхождения обладают высокой способностью связывать кальций, а их усвояемость и структура сопоставимы с казеином крупного рогатого скота.

Исследователи подчеркнули, что если фосфорилирование, опосредованное киназой, обеспечивает путь, близкий к имитации природного казеина, то фосфомиметический казеин обеспечивает более простой и дешевый  путь для получения функционально сходных белков. Они также предположили, что необходим дальнейший количественный анализ, чтобы полностью оценить перспективы микробиологического синтеза казеинов для производства экологически чистых молочных продуктов и продуктов питания без применения жестокого обращения с животными.

Недавно ученые предложили запивать лекарства грудным молоком. Hi-Tech Mail разбирался зачем это нужно.