β-caseína em sementes de plantas aproxima lacticínios sem vacas

E se a proteína que dá ao leite valor nutricional, textura cremosa e capacidade de virar queijo não tivesse de vir de uma vaca - e pudesse, em vez disso, ser produzida no interior de uma planta comum?

Uma nova investigação aproxima essa possibilidade de forma significativa, ao revelar uma via totalmente inesperada através da qual as sementes das plantas conseguem fabricar e armazenar uma das proteínas mais importantes do leite.

O estudo foi liderado por Oded Shoseyov, da Universidade Hebraica de Jerusalém, em colaboração com a empresa Miruku, sediada na Nova Zelândia.

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

Os investigadores observaram ainda que a proteína se acumulava numa zona das células vegetais que ninguém previa.

À procura de lacticínios sem vacas e de β-caseína

A procura global por lacticínios continua a aumentar, ao mesmo tempo que crescem as preocupações com as emissões de gases com efeito de estufa, o uso do solo e o consumo de água associados à pecuária.

Essa pressão tem levado cientistas a procurar formas sustentáveis de obter proteínas lácteas autênticas sem recorrer a animais.

Uma das vias mais promissoras tem sido a agricultura molecular em plantas - em termos simples, transformar culturas agrícolas em pequenas “fábricas” de proteínas.

A razão é clara: em teoria, as culturas podem ser produzidas em grande escala com apenas uma parte dos recursos necessários para criar vacas leiteiras.

Ainda assim, fazer com que as plantas produzam proteínas do leite complexas tem sido um obstáculo técnico sério, que até agora limitava o alcance realista desta abordagem.

Para enfrentar esse desafio, os investigadores modificaram sementes de Arabidopsis para produzirem β-caseína bovina fundida a uma pequena porção de uma proteína vegetal associada a corpos oleosos chamada oleosina, que se liga aos corpos oleosos no interior da célula da planta.

Depois, testaram vários “endereços celulares”, encaminhando a proteína para diferentes compartimentos dentro da célula, com o objectivo de perceber onde ela se acumularia com maior eficiência.

Uma descoberta que ninguém procurava

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

No entanto, a microscopia electrónica avançada revelou um cenário totalmente diferente.

Em vez de ficar no compartimento de armazenamento planeado, a proteína do leite organizou-se em estruturas ricas em proteína, até então não reconhecidas.

Essas estruturas eram muito semelhantes a micelas naturais de caseína, agrupadas em torno de minúsculos corpos oleosos no interior das células das sementes.

Apesar do aparecimento destes agregados de proteína e óleo, a acumulação ocorreu com sucesso e as sementes mantiveram a capacidade de germinar normalmente.

O fenómeno indica que as plantas poderão ter uma via alternativa, até aqui desconhecida, para armazenar proteínas complexas.

Quando a natureza nos surpreende

As plantas com melhor desempenho produziram β-caseína a níveis de cerca de 1.26 percent do total de proteína solúvel da semente - um rendimento substancialmente superior ao de muitas tentativas anteriores de produzir caseína em plantas.

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

“Propusemo-nos enviar a proteína para um local específico dentro da célula, mas acabámos por descobrir que a planta tinha, na prática, criado 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 pode ajudar-nos a conceber sistemas mais eficientes para produzir proteínas lácteas sustentáveis no futuro.”

Implicações para lá dos lacticínios

O alcance desta descoberta vai muito além das alternativas ao leite. A agricultura molecular em plantas é uma área em rápido crescimento, que utiliza culturas para fabricar proteínas de elevado valor para alimentação, nutrição e até medicina.

Ao perceber onde e por que motivo as proteínas recombinantes tendem a acumular-se naturalmente dentro das células vegetais, os investigadores poderão conseguir desenvolver plantas com maiores rendimentos, ao mesmo tempo que simplificam a purificação e reduzem os custos de produção.

Essas vantagens podem aplicar-se a muitos produtos proteicos para além da caseína, incluindo proteínas terapêuticas e outros biológicos de alto valor que, actualmente, exigem sistemas de produção muito mais dispendiosos.

À medida que aumenta a procura por fontes de proteína mais sustentáveis do ponto de vista ambiental, avanços como este aproximam os cientistas da produção de ingredientes lácteos verdadeiramente autênticos usando apenas luz solar, água e solo.

Para lá do modelo de laboratório

A equipa já avançou para além da prova de conceito inicial.

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

O cártamo é uma escolha realmente prática para escalar esta abordagem, por ser uma cultura oleaginosa bem adaptada a climas quentes e a terras áridas.

A sua tolerância ao calor torna-o cada vez mais relevante à medida que o aquecimento global altera quais as culturas que podem ser cultivadas em determinados locais, enquanto a procura por proteína nutritiva continua a crescer.

Esta combinação - uma cultura resiliente associada a uma via de armazenamento naturalmente eficiente - poderá, no futuro, tornar as proteínas lácteas produzidas em plantas uma opção viável muito para lá da estufa de investigação.