Wetenschappers maken melkeiwit met inzet van E. coli-bacterie
Het eiwit is ook een sterk allergeen, dat wil zeggen dat het allergische reacties kan veroorzaken bij mensen die een koemelkeiwitallergie hebben.
Normaal wordt dit eiwit in de melkklieren van een koe gemaakt, vooral Jerseys en Holsteiners hebben veel van dit eiwit. Daarbij krijgt het een kleine chemische aanpassing: fosforylering. Hierbij wordt een fosfaatgroep aan een eiwit gehecht. Die stap is nodig om het eiwit goed te laten werken. Maar bacteriën zoals E. coli kunnen dit van nature niet.
Bacteriën
Het onderzoek vond plaats om een oplossing te vinden voor het produceren van functionele caseïne zonder melkkoeien, met behulp van bacteriën. De kernvraag was: hoe kunnen we caseïne correct fosforyleren in bacteriën, zodat het net zo goed werkt als de eiwitten in koemelk?
De onderzoekers vonden in het laboratorium twee manieren om dat probleem op te lossen. In de eerste aanpak lieten ze de bacterie samenwerken met een enzym uit een andere bacterie, zodat het eiwit toch gefosforyleerd werd. In de tweede aanpak pasten ze het eiwit zo aan dat het leek alsof het gefosforyleerd was, zonder dat het echt gebeurde. Deze aangepaste versie wordt ook wel ‘fosfomimetisch’ genoemd.
De onderzoekers testten of het nagemaakte eiwit dezelfde eigenschappen had als het echte eiwit uit melk. Ze keken onder andere naar de structuur van het eiwit, hoe goed het calcium kon binden en hoe het reageerde op spijsverteringsenzymen. In alle gevallen bleek het eiwit dat in de bacterie was gemaakt goed te werken en sterk te lijken op het natuurlijke eiwit uit koeienmelk.
Schaal- en betaalbaar?
De onderzoekers noemen in het rapport verschillende stappen voor vervolgonderzoek. Zo willen ze de methode ook toepassen op andere melkeiwitten, zoals β-caseïne en κ-caseïne. Daarnaast is nog niet aangetoond of het nagemaakte eiwit ook echte micellen kan vormen, zoals die in melk voorkomen. Micellen zijn microscopisch kleine bolvormige structuren die ontstaan wanneer caseïne-eiwitten zich in melk samenpakken met calcium en fosfaat. Ze zijn essentieel voor de stabiliteit van melk en spelen een sleutelrol in processen zoals kaasstremming.
Ook moet nog onderzocht worden of dit proces op grote schaal en betaalbaar kan worden uitgevoerd. Nu is het alleen in het laboratorium getest.
Verder willen de onderzoekers de gebruikte bacteriële enzymen verbeteren, zodat ze nog nauwkeuriger het eiwit kunnen aanpassen.
Ook is het nog niet duidelijk of de aangepaste (maar niet echt gefosforyleerde) variant van het eiwit zich op dezelfde manier gedraagt als het natuurlijke eiwit bij het vormen van micellen.
Trends in Biotechnology
Het onderzoek is uitgevoerd door wetenschappers van de Technische Universiteit van Denemarken en Chalmers University of Technology in Zweden. De resultaten zijn onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Trends in Biotechnology. Het onderzoek werd onder meer betaald door de Novo Nordisk Foundation en de Zweedse Onderzoeksraad. De methode is op dit moment alleen getest in het laboratorium.
