Wetenschappers laten sla en tabak spierenwit myoglobine aanmaken

Vleesvervangers moeten vaak nog een stap zetten om echt op vlees te lijken: de juiste kleur en smaak krijgen. Daarvoor is myoglobine cruciaal, een ijzerrijk eiwit uit spierweefsel van dieren dat vlees zijn rode kleur en hartige, metaalachtige smaak geeft. Onderzoekers van Imperial College London, onder leiding van Dr. Alexia Groff, hebben nu aangetoond dat planten dit dierlijke eiwit zelf kunnen aanmaken – niet in hun celkern, maar in de chloroplast, het onderdeel van de plantencel dat normaal zonlicht omzet in energie.

Genen inschieten met een 'gene gun'

Het team kloneerde eerst de genen die coderen voor myoglobine bij varkens en runderen. Met een zogeheten gene gun schoten de wetenschappers kopieën van deze genen letterlijk in de chloroplasten van jonge tabaks- en slaplantjes. Dat is een vorm van transgenese: het inbrengen van vreemd erfelijk materiaal in een organisme. Bij een deel van de kiemplantjes bleek het gen zich blijvend te hebben genesteld in het ringvormige DNA van de chloroplast. De planten groeiden vervolgens gewoon door, bloeiden en zetten zaad – en gaven het ingebouwde gen door aan hun nakomelingen.

De keuze voor de chloroplast is niet toevallig. Dit celonderdeel stamt oorspronkelijk af van bacteriën en komt in grote aantallen per cel voor, waardoor het van nature al goed is in het produceren van veel eiwit. Ter vergelijking bouwden de onderzoekers het gen ook in de veel grotere celkern van dezelfde planten, en in de chloroplast van een eencellige alg. Tabak diende als modelplant om de techniek te ontwikkelen, sla werd gekozen omdat het een eetbaar gewas is dat uiteindelijk voor voedselproductie zou kunnen dienen.

Nog geen vleesniveau, wel veelbelovend

Metingen met massaspectrometrie lieten zien dat de chloroplasten van zowel tabak als sla ongeveer 800 tot 810 milligram myoglobine per kilo droge stof opleverden. Dat is minstens drie keer zoveel als wanneer het gen in de celkern van tabak werd geplaatst. Toch blijft dat nog ver onder het niveau van echt vlees, waarin per gram droge stof 8 tot 11 milligram myoglobine zit – omgerekend dus vele malen hoger dan wat de planten nu produceren.

Toch zien de onderzoekers perspectief. Planten telen kost veel minder water, land en broeikasgasuitstoot dan het houden van vee. Daardoor zou de opbrengst aan myoglobine per hectare landbouwgrond uiteindelijk kunnen concurreren met, of zelfs voorbijstreven aan, wat de veeteelt levert – met een veel kleinere ecologische voetafdruk.

Van laboratorium naar bord

De volgende stap is het eiwit uit de bladeren te halen en te zuiveren met bestaande industriële methoden, vergelijkbaar met technieken uit de plantaardige moleculaire teelt. Omdat het plantaardig geproduceerde myoglobine identiek is aan de dierlijke variant, zou het direct als ingrediënt kunnen dienen om plantaardige vleesvervangers kleur, smaak en voedingswaarde te geven. Co-auteur Dr. Kyoko Morimoto van het Cambridge-based biotechbedrijf Kyomei denkt zelfs verder: sla die van nature myoglobine aanmaakt, zou op termijn als ijzerverrijkt voedingsmiddel kunnen dienen, mits wetgeving dat toestaat. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Frontiers in Plant Science.