Plantas podem produzir proteínas lácteas sem vacas

E se a proteína responsável pelo valor nutricional, pela textura cremosa e pela capacidade de transformar leite em queijo não tivesse de vir de uma vaca, podendo antes ser produzida dentro de uma planta comum?

Uma nova investigação aproxima de forma relevante esse cenário, ao revelar um mecanismo totalmente inesperado através do qual as sementes das plantas conseguem fabricar e armazenar uma das proteínas mais importantes do leite.

O estudo foi coordenado por Oded Shoseyov, da Universidade Hebraica de Jerusalém, em colaboração com a empresa neozelandesa Miruku.

A equipa mostrou que as plantas conseguem produzir com sucesso β-caseína, uma das principais proteínas presentes no leite de vaca.

Os investigadores verificaram que a proteína se acumulava num local das células vegetais que ninguém previa.

A procura de produtos lácteos sem vacas

A procura mundial por produtos lácteos continua a aumentar, ao mesmo tempo que se intensificam as preocupações com as emissões de gases com efeito de estufa, a ocupação de terrenos e o consumo de água associados à criação de gado.

Esta contradição levou os cientistas a procurar formas sustentáveis de obter proteínas lácteas autênticas sem depender de animais.

A agricultura molecular vegetal - isto é, a transformação de culturas comuns em pequenas fábricas de proteínas - surgiu como uma das vias mais promissoras.

Em teoria, as culturas podem ser produzidas à escala utilizando apenas uma fração dos recursos necessários para criar vacas leiteiras.

Contudo, fazer com que as plantas produzam proteínas complexas do leite tem continuado a ser um obstáculo técnico significativo, limitando até agora o alcance prático desta abordagem.

Para enfrentar este desafio, os investigadores modificaram sementes de Arabidopsis para produzirem β-caseína bovina ligada a uma pequena parte de uma proteína vegetal dos corpos lipídicos, denominada oleosina, que se liga aos corpos lipídicos da célula vegetal.

Em seguida, testaram vários “endereços celulares”, orientando a proteína para diferentes compartimentos da célula, de modo a determinar onde se acumularia com maior eficiência.

Uma descoberta que ninguém procurava

A equipa previa que a proteína se acumulasse em vacúolos especializados de armazenamento, os compartimentos celulares normalmente utilizados para este tipo de reserva.

No entanto, a microscopia electrónica avançada revelou uma realidade inteiramente diferente.

Em vez de se instalar no compartimento de armazenamento previsto, a proteína do leite formou estruturas ricas em proteína que não tinham sido reconhecidas anteriormente.

Estas apresentavam grande semelhança com micelas naturais de caseína agrupadas em torno de minúsculos corpos lipídicos nas células das sementes.

Os agregados inesperados de proteína e óleo acumularam-se com êxito, enquanto as sementes continuaram a germinar normalmente.

O fenómeno indica que as plantas poderão dispor de uma via alternativa, até agora desconhecida pelos cientistas, para armazenar proteínas complexas.

Quando a natureza surpreende

As plantas com melhor desempenho produziram β-caseína em níveis de cerca de 1,26% da proteína solúvel total das sementes - um rendimento consideravelmente superior ao de muitas tentativas anteriores de produzir caseína em plantas.

“Um dos aspetos mais entusiasmantes da ciência é quando a natureza nos surpreende”, afirmou Shoseyov.

“Partimos com o objetivo de enviar a proteína para um local da célula, mas descobrimos que a planta tinha criado, na prática, a sua própria solução de armazenamento.”

“Compreender este comportamento inesperado dá-nos informações valiosas sobre a forma como as plantas lidam com proteínas complexas e poderá ajudar-nos a conceber sistemas mais eficientes para produzir proteínas lácteas sustentáveis no futuro.”

Implicações que vão além dos produtos lácteos

A importância desta descoberta estende-se muito para lá das alternativas aos produtos lácteos. A agricultura molecular vegetal é uma área em rápido crescimento, que usa culturas para fabricar proteínas de elevado valor destinadas à alimentação, à nutrição e até à medicina.

Ao compreenderem onde e por que razão as proteínas recombinantes tendem naturalmente a acumular-se nas células vegetais, os investigadores poderão desenvolver plantas com rendimentos mais elevados, simplificando simultaneamente a purificação e reduzindo os custos de produção.

Estas vantagens podem aplicar-se a uma vasta gama de produtos proteicos para além da caseína. Entre eles encontram-se proteínas terapêuticas e outros produtos biológicos de elevado valor, que atualmente exigem sistemas de produção muito mais dispendiosos.

À medida que cresce a procura por fontes de proteína mais sustentáveis do ponto de vista ambiental, descobertas como esta aproximam os cientistas da produção de ingredientes lácteos verdadeiramente autênticos recorrendo apenas à luz solar, à água e ao solo.

Para lá do modelo de laboratório

Os investigadores já avançaram além da sua prova de conceito inicial.

Recentemente, conseguiram transformar plantas de cártamo com as mesmas proteínas lácteas, levando a tecnologia para além da planta-modelo Arabidopsis utilizada no estudo original.

O cártamo constitui uma escolha verdadeiramente prática para ampliar esta abordagem, pois é uma cultura oleaginosa adequada a climas quentes e a terrenos áridos.

A sua resistência ao calor torna-o uma opção cada vez mais pertinente à medida que o aquecimento global altera as culturas que podem ser produzidas em cada região, enquanto a procura por proteína nutricional continua a subir.

Esta combinação - uma cultura resistente e uma via de armazenamento naturalmente eficiente - poderá, no futuro, tornar as proteínas lácteas produzidas por plantas numa opção realista muito além da estufa de investigação.