Plantas podem produzir β-caseína do leite sem vacas

E se a proteína responsável pelo valor nutricional, pela textura cremosa e pela capacidade de transformar leite em queijo não precisasse vir de uma vaca, mas pudesse ser cultivada dentro de uma planta comum?

Uma nova pesquisa torna essa possibilidade significativamente mais próxima ao revelar uma forma inteiramente inesperada pela qual sementes de 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 plantas podem produzir com sucesso β-caseína, uma das principais proteínas presentes no leite de vaca.

Os investigadores identificaram a proteína acumulada num local das células vegetais que ninguém havia previsto.

A procura por laticínios sem vacas

A procura mundial por produtos lácteos continua a aumentar, enquanto se intensificam as preocupações com as emissões de gases de efeito estufa, o uso da terra e o consumo de água associados à pecuária.

Esse cenário levou cientistas a procurar métodos sustentáveis para fabricar proteínas lácteas autênticas sem depender de animais.

A agricultura molecular vegetal - que, essencialmente, transforma culturas agrícolas comuns em pequenas fábricas de proteínas - surgiu como uma das alternativas mais promissoras.

Em teoria, as culturas podem ser produzidas em grande escala usando uma fração dos recursos exigidos pela criação de gado leiteiro.

No entanto, fazer com que plantas produzam proteínas complexas do leite continuava a ser um grande desafio técnico, limitando até agora o alcance prático dessa abordagem.

Para enfrentar essa dificuldade, os investigadores modificaram sementes de Arabidopsis para produzir β-caseína bovina ligada a uma pequena parte de uma proteína vegetal dos corpos oleosos chamada oleosina, que se associa aos corpos oleosos no interior da célula vegetal.

Em seguida, testaram diversos “endereços celulares”, encaminhando a proteína para diferentes compartimentos da célula a fim de verificar onde ela se acumularia com maior eficiência.

Uma descoberta que ninguém procurava

A equipa esperava que a proteína se concentrasse em vacúolos especializados de armazenamento, os compartimentos celulares normalmente utilizados para esse tipo de reserva.

A microscopia eletrónica avançada, porém, revelou algo completamente diferente.

Em vez de se instalar no compartimento de armazenamento pretendido, a proteína do leite formou estruturas ricas em proteínas que ainda não eram reconhecidas.

Essas estruturas apresentavam grande semelhança com micelas naturais de caseína agrupadas em torno de minúsculos corpos oleosos dentro das 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 podem dispor de uma rota totalmente alternativa para armazenar proteínas complexas, até então não identificada pelos cientistas.

Quando a natureza nos surpreende

As plantas de melhor desempenho produziram β-caseína em níveis de aproximadamente 1.26 por cento da proteína solúvel total das sementes - um rendimento consideravelmente superior ao de muitas tentativas anteriores de produzir caseína em plantas.

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

“Partimos para enviar a proteína a um local dentro da célula, mas, em vez disso, descobrimos que a planta tinha efetivamente criado a sua própria solução de armazenamento.”

“Compreender esse comportamento inesperado oferece-nos informações valiosas sobre como as plantas lidam com proteínas complexas e pode ajudar-nos a desenvolver sistemas mais eficientes para produzir proteínas lácteas sustentáveis no futuro.”

Implicações que vão além dos laticínios

A relevância dessa descoberta ultrapassa em muito as alternativas aos produtos lácteos. A agricultura molecular vegetal é um campo em rápida expansão que utiliza culturas para fabricar proteínas de alto valor destinadas à alimentação, à nutrição e até à medicina.

Ao entender onde e por que proteínas recombinantes tendem naturalmente a acumular-se dentro das células vegetais, os investigadores poderão criar plantas com maior rendimento, além de simplificar a purificação e reduzir os custos de produção.

Essas vantagens podem aplicar-se a uma ampla variedade de produtos proteicos além da caseína. Entre eles estão proteínas terapêuticas e outros produtos biológicos de alto valor que atualmente exigem sistemas de produção muito mais caros.

À medida que aumenta 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 utilizando apenas luz solar, água e solo.

Indo além do modelo de laboratório

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

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

O cártamo é uma opção realmente prática para ampliar essa abordagem, pois é uma cultura oleaginosa adequada a climas quentes e terrenos áridos.

A resistência ao calor torna essa planta uma alternativa cada vez mais relevante à medida que o aquecimento global altera as culturas que podem ser cultivadas em cada região, enquanto a procura por proteína nutritiva continua a crescer.

Essa combinação - uma cultura resistente e uma via de armazenamento naturalmente eficiente - poderá, em algum momento, tornar as proteínas lácteas cultivadas em plantas uma opção viável muito além das estufas de investigação.