ГМО-дрожжи: полный FAQ⁠⁠

Автор: Ольга Косникова, пищевой химик-технолог

Они заботятся, чтобы мы вкусно ели и дружно хмелели. Они охраняют наше здоровье и окружающую среду. Они помогают учёным. Их мы знаем лучше, чем самих себя.

Они — генетически модифицированные дрожжи. Неожиданно, да? Но все чистая правда!

Дрожжи в пищевом мире окутаны мифами и страшилками. Наш постоянный автор Ольга Косникова пошла дальше и решила разобрать тему ГМО-дрожжей. Для этого она пригласила специалиста.

Анна Иванова — биоинформатик, магистр по специальности интеллектуальный анализ больших данных (профиль: анализ медицинских данных и биоинформатика), соавтор научно-популярного блога в инстаграм lab.mouse. Будет немного сложно, но очень интересно!

Как это работает?

Современные биотехнологии поставили на службу человечеству множество организмов. Самые известные среди них, пожалуй, бактерии. Думаю, многие знают, что почти весь инсулин (лекарство от диабета) в мире производит генетически модифицированная кишечная палочка. Теперь нам не нужно добывать его из свиней, коров или китов.

Если вы интересуетесь новостями экологии, то наверняка слышали новости о ГМ-бактериях, которых «научили» есть пластик или нефть на местах катастроф. Много всего полезного могут делать малыши-бактерии.

Много, но не все. Дело в некоторых генетических механизмах, которые различаются в человеке (или мышке) и бактериях. Мы с вами — ядерные (эукариоты), а бактерии ядра не имеют (прокариоты). Когда у тебя есть ядро, ты используешь более сложные механизмы прочтения генов с ДНК в белки. Да и сами белки укладываешь в пространстве немного иначе.

Зачем нам более сложные механизмы? В человеческой ДНК 3 млрд «букв». И только около 20 000 белок кодирующих генов! А различных белков при этом в нас намного больше.

Это обеспечивается благодаря тому, что с одного и того же гена можно считать несколько разных белков. Такой механизм называется альтернативный сплайсинг.

Представьте, что у вас есть книжка с отдельными главами. Если вырвать все страницы и поменять порядок глав, то смысл книжки может измениться, хотя содержание осталось прежним (Таким приемом, например, пользовался писатель Хулио Кортасар в своем знаменитом романе «Игра в классики»).

Клетки эукариот похожи на этот роман тем, что их гены будто состоят из нескольких «глав». Сначала «генетические машинки» считывают все «главы» последовательно, потом разрезают их в определенных местах (выкидывая «мусорные» фрагменты), а затем, по известным им правилам, переставляют эти главы-части в разном порядке. Так они считывают с ДНК части гена в порядке 1-2-3-4, а после всех процедур могут получить матрицы для белков вида 3-2-1, 4-2 и 2-4-1.

В нашем игрушечном примере частей всего 4, а в реальности их могут быть десятки. Бактерии же — личности бесхитростные: «читать» гены умеют только подряд, резать не умеют, да и в их маленькие геномы слишком длинные гены не вместить.

Поэтому выращивать в бактериях более сложные и близкие к человеческим белки часто невозможно — вместо прокариотов, нам нужны похожие на нас эукариоты.

И тут на помощь приходят дрожжи и млекопитающие. Да-да! Мы можем вырастить ГМ-кролика, который дает напёрсток молока с лекарственными ГМ-белками в нём. Один такой кролик заменит целый биотехнологический цех! Но это другая история, а мы вернемся к дрожжам.

Пусть внешне они так похожи на бактерий, но внутри они нам почти родственники. У них тоже есть ядро, а значит, и все нужные нам для производства сложных белков генетические механизмы.

Ученые по всему миру работают с дрожжами. Накоплены огромные базы данных их геномов. Все эти данные доступны из любого уголка планеты.

Как используют ГМО-дрожжи?

Сейчас в России одобрены всего несколько ГМ-штаммов дрожжей (МУ 2.3.2.1935-04 «Порядок и организация контроля за пищевой продукцией, полученной из/или с использованием генетически модифицированных микроорганизмов и микроорганизмов, имеющих генетически модифицированные аналоги», почитать можно по ссылке).

Их используют на производстве этилового спирта и в крахмалопаточной промышленности. Но во всем мире применение ГМ-дрожжей намного шире!

Например, можно попробовать мороженое, которое не кристаллизуется даже при очень низких температурах. Происходит это благодаря добавлению антифриз-белков, изготовленных ГМ-дрожжами. Дрожжи получили гены таких белков от животных, способных выживать при крайне низких температурах.

ГМ-дрожжи используются в пивной и винной промышленности, помогая добиваться большей устойчивости вкусовых характеристик от партии к партии, чего много сложнее добиться при использовании традиционных методов.

Не обходится без ГМ-дрожжей и фармацевтическая отрасль. Например, создан штамм для производства противомалярийного лекарства артемизинина.

Во многих странах людям из-за стоимости недоступны обезболивающие средства. Штаммы дрожжей, разработанные для производства опиатов из сахара, могут решить и эту проблему. Поля, засаженные опиумным маком, из которого получают любимый доктором Хаусом викодин, возможно заменить небольшим биотехнологическим производством, способным быстро, качественно и дешевле производить это лекарство.

Еще пример — каннабиноиды — психотропные вещества.

Исследования их применения в медицине в последние год набирает обороты. Каннабиноиды рассматривают даже как средство для лечения эпилепсии. Вот только получать их из растений или в лабораторных условиях крайне тяжело и нерентабельно. А с дрожжами опять же проще и дешевле.

Вот такие они — наши маленькие, но очень полезные помощники, дрожжи.

Банк данных геномов дрожжей, доступ к которому открыт ученым со всего мира самые любопытные читатели смогут найти по ссылке.