_ Este consistent , este carne, este mucegai: Hacking genomul ciupercilor pentru alimentele inteligente ale viitorului

Cu produse lactate fără animale și înlocuitori vegetarieni convingătoare de carne deja pe piață, este ușor de văzut cum biotehnologia poate schimba industria alimentară. Progresele în inginerie genetică ne permit să valorificăm microorganismele pentru a produce produse fără cruzime, care sunt sănătoase pentru consumatori și mai sănătoase pentru mediul înconjurător.

Una dintre cele mai promițătoare surse de alimente inovatoare sunt ciupercile – un regat divers al organisme care produc în mod natural o gamă largă de proteine, grăsimi, antioxidanți și molecule aromatice gustoase și hrănitoare. Bucătarul devenit bioinginer Vayu Hill-Maini, afiliat în zona Biosciences de la Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), explorează numeroasele posibilități pentru noi arome și texturi care pot fi obținute din modificarea genelor deja prezente în ciuperci.

„Cred că este un aspect fundamental al biologiei sintetice că beneficiem de pe urma organismelor care au evoluat pentru a fi cu adevărat buni la anumite lucruri”, a spus Hill-Maini, care este cercetător postdoctoral la UC Berkeley în laboratorul expertului în bioinginerie Jay Keasling. „Ceea ce încercăm să facem este să ne uităm la ceea ce produce ciuperca și să încercăm să o deblocăm și să o îmbunătățim. Și cred că acesta este un unghi important în care nu trebuie să introducem gene de la specii extrem de diferite. investigăm cum putem lega lucrurile și debloca ceea ce există deja.”

În lucrarea lor recentă, apărută în Nature Communications, Hill-Maini și colegii de la UC Berkeley, Joint BioEnergy Institute și Novo Nordisk Centrul Fundației pentru Biosustainability a studiat o ciupercă multicelulară numită Aspergillus oryzae, cunoscută și sub numele de mucegai koji, care a fost folosită în Asia de Est pentru a fermenta amidonul în sake, sos de soia și miso de secole.

În primul rând, echipa a folosit CRISPR-Cas9 pentru a dezvolta un sistem de editare a genelor care poate face modificări consistente și reproductibile ale genomului mucegaiului koji. Odată ce au stabilit un set de instrumente de editare, și-au aplicat sistemul pentru a face modificări care ridică mucegaiul ca sursă de hrană.

Pentru început, Hill-Maini s-a concentrat pe creșterea producției de hem a mucegaiului—un fier de călcat. moleculă pe bază de care se găsește în multe forme de viață, dar este cea mai abundentă în țesutul animal, dând cărnii culoarea și aroma distinctivă. (Un hem derivat din plante produs sintetic este, de asemenea, ceea ce îi conferă lui Impossible Burger proprietățile de înșelare a cărnii.) Apoi, echipa a intensificat producția de ergotioneină, un antioxidant care se găsește numai în ciuperci și care este asociat cu beneficii pentru sănătatea cardiovasculară.

După aceste schimbări, ciupercile cândva albe au devenit roșii. Cu o pregătire minimă - eliminând excesul de apă și măcinat - ciupercile recoltate ar putea fi modelate într-o chiflă, apoi prăjite într-un burger cu aspect tentant.

Următorul obiectiv al lui Hill-Maini este de a face ciupercile și mai atrăgătoare prin reglarea genelor care controlează textura mucegaiului. „Credem că există mult spațiu pentru a explora textura prin variarea morfologiei celulelor asemănătoare fibrelor. Deci, am putea fi capabili să programăm structura lotului de fibre să fie mai lungă, ceea ce ar oferi o experiență mai asemănătoare cărnii. Și apoi ne putem gândi la creșterea compoziției lipidelor pentru senzația gurii și la o nutriție suplimentară”, a spus Hill-Maini, care a fost membru al Institutului Miller pentru Cercetare de bază în Știință de la UC Berkeley în timpul studiului. „Sunt foarte încântat de cum putem să ne uităm în continuare la ciupercă și, știi, să schimbăm structura și metabolismul ei pentru alimente.”

Deși această lucrare este doar începutul călătoriei de a profita de genomurile fungice pentru a crea alimente noi, ea arată potențialul uriaș al acestor organisme de a servi drept surse de proteine ​​ușor de cultivat, care evită ingredientele complexe. listele actuale de înlocuitori de carne și barierele de cost și dificultățile tehnice care împiedică lansarea cărnii de cultură. În plus, setul de instrumente de editare genetică al echipei reprezintă un salt uriaș înainte pentru domeniul biologiei sintetice în ansamblu.

În prezent, o mare varietate de produse biofabricate sunt produse de bacterii și drojdii modificate, verii unicelulari ai ciuperci și mucegai. Cu toate acestea, în ciuda istoriei lungi a omenirii de domesticire a ciupercilor pentru a mânca direct sau pentru a face produse de bază precum miso, ciupercile multicelulare nu au fost încă valorificate ca fabrici celulare proiectate în aceeași măsură, deoarece genomul lor este mult mai complex și au adaptări care fac editarea genelor o provocare. . Setul de instrumente CRISPR-Cas9 dezvoltat în această lucrare pune bazele pentru a edita cu ușurință mucegaiul koji și numeroasele sale rude.

„Aceste organisme au fost folosite de secole pentru a produce alimente și sunt incredibil de eficiente în transformarea carbonului în o mare varietate de molecule complexe, inclusiv multe care ar fi aproape imposibil de produs folosind o gazdă clasică, cum ar fi drojdia de bere sau E. coli”, a declarat Jay Keasling, care este om de știință la Berkeley Lab și profesor la UC Berkeley.

„Prin deblocarea mucegaiului koji prin dezvoltarea acestor instrumente, deblocăm potențialul unui nou grup uriaș de gazde pe care le putem folosi pentru a produce alimente, substanțe chimice valoroase, biocombustibili densi energetic și medicamente. Este un o nouă cale palpitantă pentru bioproducție.”

Având în vedere experiența sa culinară, Hill-Maini este dornic să se asigure că următoarea generație de produse pe bază de ciuperci nu sunt doar gustoase, ci și cu adevărat dezirabile clienților, inclusiv celor cu produse sofisticate. gusturile. Într-un studiu separat, el și Keasling au colaborat cu bucătari de la Alchemist, un restaurant cu două stele Michelin din Copenhaga, pentru a se juca cu potențialul culinar al unei alte ciuperci multicelulare, Neurospora intermedia.

Această ciupercă este folosită în mod tradițional. în Indonezia pentru a produce un aliment de bază numit oncom prin fermentarea deșeurilor rămase din fabricarea altor alimente, cum ar fi tofu. Intrigați de capacitatea sa de a transforma resturile într-un aliment bogat în proteine, oamenii de știință și bucătarii au studiat ciuperca în bucătăria de testare Alchemist. Ei au descoperit că N. intermedia produce și excretă multe enzime pe măsură ce crește. Când sunt cultivate pe orez cu amidon, ciupercile produc o enzimă care lichefiază orezul și îl face extrem de dulce.

„Am dezvoltat un proces cu doar trei ingrediente — orez, apă și ciuperci — pentru a face un frumos, terci uimitor de culoare portocalie”, a spus Hill-Maini. „Acesta a devenit un nou fel de mâncare în meniul de degustare, care utilizează chimia fungică și culoarea într-un desert. Și cred că ceea ce arată cu adevărat este că există posibilitatea de a face legătura între laborator și bucătărie.”

(Fluierul)