Генетически модифицированный гриб повышает производство белка и снижает экологический след

Ученые из Университета Цзяннань в Уси, Китай, сообщили о значительном прогрессе в области устойчивого производства белка, используя технологию редактирования генома CRISPR для модификации нитевидного гриба Fusarium venenatum. Результаты исследования, опубликованные 19 ноября в журнале Trends in Biotechnology, демонстрируют потенциал этого микопротеина как более питательной и экологически чистой альтернативы традиционному животному белку, на долю которого приходится около 14% глобальных выбросов парниковых газов.

Исследовательская группа, включающая ведущего автора Сяохуэй У и ответственного автора Сяо Лю, применила редактирование генома для оптимизации синтеза белка и повышения его усвояемости. Ключевые генетические изменения были направлены на подавление двух генов: хитинсинтазы, ответственной за формирование жесткой клеточной стенки гриба, и регуляции пируватдекарбоксилазы, фермента, перенаправляющего углерод в производство спирта вместо синтеза белка. Эти «бесшовные» модификации, не вводящие чужеродную ДНК, привели к созданию нового штамма, обозначенного как FCPD.

Лабораторные испытания нового штамма FCPD выявили существенное повышение эффективности. По сравнению с диким штаммом, FCPD производит белок на 88% быстрее, при этом потребляя на 44% меньше сахара в качестве сырья. Снижение потребления глюкозы, получаемой из сельскохозяйственных культур, уменьшает давление на земельные ресурсы. Пищевая ценность также улучшилась: индекс незаменимых аминокислот вырос на 32,9%, а усвояемость белка увеличилась с 52,65% до 56,66%.

Экологический аспект достижения имеет важное значение. Моделирование промышленного производства объемом один миллион килограммов FCPD в год показало, что новый штамм сокращает общее климатическое воздействие до 61% по сравнению с исходным процессом производства Fusarium venenatum. При сравнении с производством куриного мяса, FCPD демонстрирует значительное сокращение выбросов парниковых газов, а также уменьшение загрязнения земель и воды. Улучшенный штамм превосходит старый по всем измеряемым экологическим показателям даже в энергосистемах с высоким содержанием угля.

Инновация Университета Цзяннань, специализирующегося на исследованиях в области пищевой науки, может ускорить рост глобального рынка микопротеинов. Мировой рынок микопротеинов, прогнозируемый к достижению 1388,7 млн долларов США к 2035 году, уже демонстрирует устойчивый рост на фоне спроса на экологически чистые белковые альтернативы. Масштабирование производства FCPD при сохранении конкурентоспособных затрат позволит этому белку войти в широкий ассортимент продуктов, отвечая растущему глобальному спросу на белок, не связанный с традиционным сельским хозяйством.