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科学家们通过改造生菜和烟草来制造肉类蛋白质
植物现在可以产生稳定的肌红蛋白。
来源:ZME科学生菜植物现在可以产生通常存在于猪肌肉内的蛋白质。
研究人员对生菜和烟草叶绿体进行了改造，以稳定地产生肌红蛋白，这种铁结合蛋白有助于使肉呈现红色、独特的风味和营养铁。他们使用生菜和烟草，因为这些植物具有一些经过充分研究的基因组。但不要指望很快就会有肉质生菜。
将一片叶子变成蛋白质工厂
肌红蛋白是一种存在于心脏和骨骼肌组织中的铁和氧结合蛋白。
这种小蛋白质位于脊椎动物肌肉内部并与血红素（一种含铁分子）结合。附着在血红素上的氧气有助于决定肉的颜色，而肌红蛋白也有助于产生与肉相关的金属味和鲜味。血红素铁通常比植物性食品中占主导地位的非血红素铁更容易被人体吸收。
这种组合使血红素蛋白成为替代肉类行业的重要目标。一些产品已经使用豆血红蛋白，这是豆科植物根瘤中天然存在的一种相关蛋白质，通过工程酵母制成。
但是，如果您可以使用植物本身作为生产系统，而不是要求发酵罐中的微生物来制造成分，会怎么样？这是伦敦帝国理工学院、贝索斯可持续蛋白质中心、Kyomei 和合作机构的研究人员背后的想法。
这种方法被称为植物分子农业，基本上，它的工作原理是在植物中安装遗传指令，以便它们的细胞制造有用的蛋白质。这不是一种新方法，它已在药物、疫苗和工业产品中使用了大约四十年。
叶绿体和蛋白质
在这种情况下，该团队的目标是叶绿体——植物细胞内以光合作用而闻名的结构。叶绿体有自己的基因组，因为它们是作为自由生活的细菌进化而来的。一个植物细胞可以含有许多叶绿体，每个叶绿体都携带该 DNA 的多个拷贝。这为研究人员提供了许多模板来制造所需的蛋白质，这是一个很大的优势。
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叶绿体实现了研究人员的希望：它们将植物细胞转变为更好的肌红蛋白工厂。烟草产量最多，生菜产量稍少，但两者的表现均明显优于工程藻类。在烟草中，将基因放入叶绿体中产生的肌红蛋白也比放入植物细胞核中的肌红蛋白多至少三倍。
但“更多”并不意味着“很多”。一公斤新鲜的工程生菜仅含有约 48 毫克肌红蛋白。烟草中的含量约为该数量的两倍。一旦水分含量的差异被消除，两种植物的表现相似。相比之下，按干重计算，牛肉中的肌红蛋白含量大约高出 10 倍。
还有很大的改进空间，但仍然很有希望。尽管数量很少，但它们可以利用阳光作为主要能源进行大面积种植，而牲畜在产生肌肉之前需要饲料、土地和其他投入。
不是肉类替代作物（目前）
这项研究的意义很简单：研究人员表明，植物可以通过基因编程来制造动物肌肉蛋白，并将这种能力传递给其后代，并继续正常生长，足以开花和产生种子。
该研究发表在《Frontiers》上。
该研究没有计算从植物中生长和提取肌红蛋白最终是否会比在微生物中制造或从动物中获取肌红蛋白更便宜或更可持续。研究人员表示，这个问题需要专门的经济分析。
下一个挑战是使该蛋白质发挥全部功能。这些植物产生肌红蛋白，但其中大部分缺乏血红素，这种含铁分子赋予肌红蛋白有用的特性。换句话说，研究人员已经证明植物可以构建这种蛋白质。现在他们需要改进最终装配。
合著者、Kyomei 首席科学官 Kyoko Morimoto 博士表示：“我们希望经过修饰以表达肌红蛋白的食用生菜有一天也可以作为一种富含血红素铁的生物强化食品，具体取决于立法批准”。
证明植物叶绿体（包括可食用作物）中肌红蛋白的稳定生产，提高了将植物用作可扩展、低投入生产平台以及微生物发酵的可能性”，贝索斯可持续蛋白质中心主任 Rodrigo Ledesma-Amaro 教授总结道。