Melkeiwit geproduceerd in E. coli via precisie­fer­mentatie

Nieuwe technieken brengen alternatieve zuiveleiwitten dichterbij commerciële toepassing. Onderzoekers hebben functionele, fosforyleerde αs1-caseïne geproduceerd in Escherichia coli. Dat is een belangrijke stap voor duurzame eiwitproductie via precisiefermentatie.

Fosfaatgroepen essentieel voor binding

Caseïne is pas functioneel als het goed kan binden met calcium. Dat is cruciaal voor de vorming van micellen in melk en daarmee ook voor toepassingen zoals kaasproductie. Die binding vereist fosforylatie, iets wat bacteriën zoals E. coli van nature niet doen.

In dit onderzoek zijn twee methodes getest: co-expressie van bacteriële kinases PrkD en YabT, en een zogenoemde fosfomimetische aanpak waarbij fosforylatieplaatsen worden vervangen door negatief geladen aminozuren. Beide technieken leverden functionele eiwitten op. “PrkD phosphorylated all nine native sites, and YabT phosphorylated eight of them,” aldus het team. De fosforylatie werd bevestigd met massaspectrometrie en 2D-gel-elektroforese.

Functionele eigenschappen in beeld

De verschillende caseïnevarianten zijn getest op verteerbaarheid, calciumbinding en structuur. In gesimuleerde verteringssappen werden ze volledig afgebroken. Zowel de fosforyleerde als de fosfomimetische varianten toonden duidelijk hogere calciumaffiniteit dan hun ongefosforyleerde tegenhanger. 

Fluorescentiespectroscopie liet zien dat de structuur van het eiwit veranderde door de modificaties. De resultaten wijzen op kleine verschuivingen, vermoedelijk veroorzaakt door lading en waterinteractie.

Industriële kansen in zicht

De onderzoekers schatten de Technology Readiness Level van deze aanpak op 4. Opschaling is dus nog niet aan de orde, maar komt wel dichterbij. Eerdere studies tonen aan dat E. coli hoge eiwitopbrengsten kan leveren. Andere micro-organismen zoals Bacillus of Saccharomyces bieden bovendien mogelijkheden voor efficiëntere productie en secretie van dit type caseïne.

Lees het hele onderzoek