Учёные сообщили о создании нового белкового продукта на основе генно-редактированного гриба, который растёт значительно быстрее, требует меньше ресурсов и оставляет заметно меньший углеродный след. Статья об этом была опубликована 19 ноября в журнале Trends in Biotechnology. В работе описывается, как исследователи с помощью инструмента CRISPR повысили эффективность производства белка у гриба, уже известного своим «мясным» вкусом и текстурой, и одновременно снизили воздействие его выращивания на окружающую среду — местами до 61%.
Речь идёт о модифицированном штамме Fusarium venenatum, который давно используется как источник микопротеина. В натуральном виде этот гриб имеет плотную клеточную стенку, затрудняющую усвоение белка, и нуждается в больших объёмах сахара и питательных веществ, чтобы нарастить биомассу в промышленных ферментерах. Команда из Университета Цзяннани (Уси, Китай) решила выяснить, может ли редактирование собственных генов гриба — без введения чужой ДНК — сделать процесс более устойчивым и менее затратным.
Автор исследования Сяо Лю пояснил, что спрос на более экологичные белки растёт во всём мире. По его словам, группе удалось «сделать гриб не только более питательным, но и более экологичным», скорректировав работу нескольких генов. Учёные удалили два из них — связанные с синтезом хитина и ферментом пируватдекарбоксилазой. Первое изменение привело к уменьшению толщины клеточной стенки, благодаря чему белок стал лучше усваиваться. Второе вмешательство позволило перенастроить метаболизм так, чтобы гриб потреблял меньше питательных веществ.
Получившийся штамм, названный FCPD, продемонстрировал заметное улучшение характеристик. Для получения того же количества белка, что и исходный гриб, он потребляет на 44% меньше сахара, а сам процесс роста ускорился на 88%. Первый автор исследования, Сяохуэй Ву, отметил, что до сих пор устойчивость микопротеинов рассматривали преимущественно с точки зрения самого сырья, но редко анализировали полное воздействие производства на окружающую среду. Новый подход позволил оценить весь жизненный цикл продукта — от выращивания спор до готового пищевого компонента.
Авторы смоделировали работу предприятия в шести странах с разной структурой энергоснабжения — от государств, где значительная часть электроэнергии производится из возобновляемых источников, до регионов, где преобладает угольная генерация. В каждой из изученных стран модифицированный гриб показывал меньший экологический след по сравнению с обычным Fusarium venenatum. В зависимости от условий сокращение выбросов парниковых газов достигало 60%.
Кроме сравнения внутри вида, исследователи сопоставили экологический след FCPD с производством животного белка. В условиях Китая выращивание нового штамма потребовало на 70% меньше земельных ресурсов, а потенциальное загрязнение пресной воды оказалось ниже на 78%, чем при производстве куриного мяса. Команда подчёркивает, что речь не идёт о прямой замене животного белка, но результаты демонстрируют важный потенциал таких продуктов в условиях роста спроса и ограниченности природных ресурсов.
Сяо Лю в отмечает, что генно-редактированные продукты питания могут играть заметную роль в обеспечении продовольственной безопасности, позволяя увеличить производство белка «без экологической нагрузки, связанной с традиционным сельским хозяйством».