Трансгенные культуры и проблема голода

Трансгенные культуры и проблема голода

УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА БЕЛКОВ КУКУРУЗЫ

Кукуруза является основным продуктом питания для 1,5 млрд человек – жителей Южной и Центральной Америки, Мексики, Африки, засушливых районов Азии и горных районов Закавказья. В США кукуруза выращивается в основном как кормовая и техническая культура и на экспорт как продовольственная и кормовая. Из всех зерновых культур кукуруза наиболее урожайная. Однако белки кукурузы, основным из которых является зеин, бедны по двум незаменимым аминокислотам – триптофану и лизину. Содержание триптофана в белках кукурузы составляет лишь 0,7%, что почти в два раза меньше, чем в белках пшеницы, риса или сои. Содержание лизина в белках кукурузы (2,7%) ниже, чем в белках ржи (4,1%), и значительно ниже, чем в белках сои (6,9%). Поэтому белок кукурузы считается неполноценным. Преобладание кукурузы в питании населения приводило в прошлом к широкому распространению белковой недостаточности и тяжелой болезни пеллагры, связанной с дефицитом витамина ниацина (или никотиновой кислоты), который является производным обмена триптофана. Пеллагру, которая и в настоящее время диагностируется у миллионов людей, можно успешно лечить не только ниацином, но и полноценной белковой диетой. Эта болезнь была распространена в некоторых провинциях Испании, Италии и Франции, где в начале прошлого века население предпочитало кукурузу менее урожайной пшенице.

Одним из первых проектов по улучшению качества питания в бедных странах и искоренению пеллагры стал проект создания трансгенной кукурузы с повышенным содержанием триптофана. Уже в 1985 г. в США был выдан патент на кукурузу, зерна которой были богаты триптофаном. Детали методик создания этой кукурузы не публиковались. Было, однако, очевидно, что дополнительный триптофан не входил в состав белков кукурузы, а продуцировался бактериальными ферментами как свободная аминокислота. В геном кукурузы были введены бактериальные гены. Дополнительный триптофан, присутствовавший в зернах кукурузы не в составе белков, оказался токсичным, так как его концентрация в крови не была сбалансирована другими аминокислотами. Потребление такой триптофан-богатой кукурузы вызывало боль в мышцах, слабость, увеличение лимфоцитов и другие симптомы, которые первоначально классифицировали как новую болезнь [4]. Триптофан-обогащенная кукуруза, просуществовав пять лет, была запрещена для культивации.

Таким же образом в течение многих лет пытались получить трансгенную кукурузу, зерна которой были бы обогащены лизином. При этом были учтены ошибки предыдущих опытов, и ученые пытались не просто добавить лизин в зерна кукурузы, а уменьшить содержание в зернах зеина, бедного триптофаном и лизином, и увеличить содержание других белков путем амплификации их генов. Первые успехи в этом проекте были достигнуты в 2006 г. [5]. Однако запатентованные трансгенные сорта кукурузы с увеличенным содержанием более полноценных белков пока используются в небольших объемах лишь для кормления скота.