科学家发现制作良好植物性蛋白质的“终极方法”

科学家发现制作良好植物性蛋白质的“终极方法” 人们普遍认为，减少肉类和奶酪的消费，转而食用植物食品是有益的。然而，当我们在超市的冷藏区面对传统的动物性食品和环保的替代蛋白质之间做出选择时，我们并不总是做出具有环保意识的选择。尽管现在很多植物性食品都有很好的风味，但往往缺乏"正确"的口感。此外，一些植物蛋白替代品在加工过程中会消耗资源，因此并不具有可持续性。但是，如果有可能制造出可持续的、富含蛋白质且口感适宜的食品呢？哥本哈根大学的最新研究为这一设想提供了动力。关键是什么？蓝绿藻。这种蓝绿藻并不是夏天在海中成为毒汤的那种臭名昭著的蓝绿藻，而是无毒的蓝绿藻。在玻璃管中培养微藻的封闭式光生物反应器。图片来源：IGV 生物技术公司，CC BY-SA 3.0 DEED"蓝绿藻是一种活的生物体，我们已经能够让它们产生一种它们无法自然产生的蛋白质。尤其令人兴奋的是，这种蛋白质是以纤维状形成的，有点像肉类纤维。"食品科学系的 Poul Erik Jensen 教授说："我们有可能将这些纤维用于植物性肉类、奶酪或其他一些我们追求特殊口感的新型食品中。"在一项新的研究中，詹森和哥本哈根大学等机构的研究人员表明，通过将外来基因插入蓝藻，蓝藻可以作为新蛋白质的宿主生物。在蓝藻体内，这种蛋白质以细线或纳米纤维的形式组织起来。最少的加工 - 最大的可持续性全世界的科学家都把蓝藻和其他微藻作为潜在的替代食品。部分原因是蓝藻和其他微藻与植物一样，通过光合作用生长，部分原因是它们本身含有大量蛋白质和有益健康的多不饱和脂肪酸。"能够操纵一个活的生物体生产出一种新型蛋白质，并将其自身组织成线，这种程度是很少见的，而且非常有前途。此外，由于蓝藻依靠水、大气中的二氧化碳和太阳光生存，因此它是一种很容易持续生长的生物。这项成果赋予蓝藻作为可持续原料的更大潜力，"专门从事植物性食品和植物生物化学研究的普尔-埃里克-延森（Poul Erik Jensen）热情洋溢地说道。世界各地的许多研究人员都在努力为植物性食品（如豌豆和大豆）开发富含蛋白质的质地增强剂。然而，这需要大量的加工过程，因为需要将种子磨碎并从中提取蛋白质，以获得足够高的蛋白质浓度。"如果我们能在食品中利用整个蓝藻，而不仅仅是蛋白质纤维，就能最大限度地减少所需的加工量。"詹森说："在食品研究中，我们力求避免过多的加工，因为这不仅会影响食材的营养价值，还会消耗大量能源。"“明天的牛”教授强调说，从蓝藻开始生产蛋白质链还需要相当长的时间。首先，研究人员需要弄清楚如何优化蓝藻蛋白质纤维的生产。但詹森对此持乐观态度："我们需要对这些生物进行改良，以生产更多的蛋白质纤维，同时'劫持'蓝藻为我们工作。这有点像我们劫持奶牛为我们生产大量牛奶。只不过在这里，我们避免了任何有关动物福利的伦理考虑。我们不会在明天就达到目标，因为我们必须学会解决生物体内的一些新陈代谢难题。但我们已经在这个过程中了，我相信我们一定能成功，如果是这样，这就是制造蛋白质的终极方法。"一些国家已经开始工业化种植螺旋藻等蓝藻，主要用于健康食品。生产通常在露天下的“赛道池塘”中进行，或在光生物反应器室中进行，生物在玻璃管中生长。詹森认为，丹麦是建立"微藻工厂"生产加工蓝藻的理想之地。丹麦拥有具备适当技能的生物技术公司和高效的农业部门。"丹麦农业原则上可以生产蓝藻和其他微藻，就像今天生产乳制品一样。可以每天收获或挤出一部分细胞作为新鲜的生物质。通过浓缩蓝藻细胞，你可以得到一种看起来像香蒜酱，但含有蛋白质链的东西。只需极少的加工，它就可以直接加入食品中。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

研究发现母乳中的蛋白质慧通过影响肠道细菌的组成提高后代的免疫力

研究发现母乳中的蛋白质慧通过影响肠道细菌的组成提高后代的免疫力 研究人员发现，母乳中缺乏一种关键补体蛋白的哺乳小鼠所哺育的幼鼠，其肠道微生物种群与用标准小鼠母乳哺育的幼鼠不同，这使它们极易受到腐蚀柠檬酸杆菌（ 一种感染小鼠肠道的细菌）的感染，这种细菌类似于某些类型的导致腹泻的大肠杆菌，后者可以感染人类，但不能感染小鼠。研究人员的实验表明，小鼠母乳中的补体成分能直接消灭某些类型的肠道细菌，从而促进小鼠婴儿的健康。这种对肠道微生物群的重塑使婴儿小鼠不易受腐蚀柠檬酸杆菌感染，从而保护幼鼠免受某些传染病的威胁。这种重塑活动并不依赖于抗体，这与人们通常认为的补体成分的作用方式截然不同。研究人员还在单独的体外分析中证实，人类母乳中含有这些补体成分，它们在靶向特定细菌方面表现出类似的活性。综上所述，这些发现揭示了母乳如何发挥保护作用，防止某些细菌感染的机制。这项研究发表在《细胞》杂志上。研究资深作者、彭博学院生物化学与分子生物学系教授、博士万凤仪（Fengyi Wan）说："这些发现揭示了母乳补体蛋白在塑造后代肠道微生物组成和保护后代早期肠道免受细菌感染方面的关键作用。这代表着我们对母乳保护机制的认识有了重要的扩展"。该研究的第一作者是万研究小组的助理科学家、博士徐冬青。母乳喂养的益处与补充蛋白质母乳喂养有许多已知和潜在的益处。它能为婴儿提供极佳的营养，似乎还能预防某些短期或长期疾病。众所周知，母乳还能通过共享来自母体的抗体和白细胞来帮助预防常见感染。母乳中还含有补体蛋白，它们可以与抗体协同或"互补"攻击细菌。血液中的补体蛋白一直是研究的重点，而母乳中的补体蛋白却很少被研究，直到现在它们的作用还不清楚。在这项新研究中，万和他的团队使用了缺乏关键补体基因的工程小鼠。他们发现，这种雌性小鼠的乳汁会使几周大的幼鼠即使是补体基因正常的幼鼠极易感染腐蚀柠檬酸杆菌而引发结肠炎，而且往往是致命的。与此相反，食用正常、含有补体的牛奶的幼鼠只表现出轻微和短暂的肠道感染症状。研究小组发现，母乳补体蛋白的这种保护作用取决于其塑造婴儿肠道微生物群的能力。补体蛋白能杀死肠道中的某些细菌种类，这种对微生物的清除创造了一种整体肠道环境，在这种环境中，如果存在腐蚀柠檬酸杆菌，有害炎症的可能性就会大大降低。"肠道微生物群对健康非常重要，"万说。"母乳中的互补蛋白对婴儿发育早期建立'保护性'肠道微生物群、促进婴儿健康和抵御病原体有着至关重要的作用"。影响和未来方向这项研究似乎也标志着基础免疫学的进步。尽管已知血液中的补体蛋白能够直接破坏细菌细胞，但人们一直认为补体蛋白通常是在特异性免疫反应中与抗体合作发挥作用的。然而，万和他的研究小组发现，母乳中的补体对细菌的活性并不需要抗体，而是一种非特异性免疫反应。这为许多新的研究打开了大门，例如，阐明母乳中特定的补体生物学特性，并将其与血液中的补体生物学特性进行比较，以及评估补体在抗体依赖性特异性免疫系统之外的作用。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家在大米孔隙中培育牛肉细胞 制造富含蛋白质的新型太空食品

科学家在大米孔隙中培育牛肉细胞 制造富含蛋白质的新型太空食品 我们目前的耕作方式并不是特别可持续，而且随着数十亿人口的增加，预计对环境的影响只会越来越大。因此，未来的食物可能会与我们习惯的食物大相径庭，无论是在实验室里种植肉类、吃昆虫来获取蛋白质，还是激发微生物来生产营养粉末。现在，韩国的科学家们创造出了一种可能成为未来主食的新型食品牛肉-大米杂交食品。其原理类似于在实验室中培育肉类细胞，只不过这次他们是在米粒的孔隙中培育肉类细胞。这种结构为动物细胞提供了一个稳定的支架，而大米中的某些分子则帮助它们茁壮成长。研究人员首先在大米上涂一层鱼明胶，这有助于牛肉细胞的粘附。种上牛肌肉和脂肪干细胞后，大米被放置培养9到11天。最终得到的粉红色大米看起来有点恐怖，但完全符合食品安全标准，而且营养相当丰富。研究人员蒸煮了他们的牛肉饭，并进行了一系列食品工业分析，以调查这种非自然的创造。他们发现，与普通米饭相比，牛肉饭的蛋白质含量高出 8%，脂肪含量高出 7%，口感更硬更脆。据报道，含有更多肌肉细胞的牛肉饭闻起来更像牛肉或杏仁，而脂肪含量更高的牛肉饭闻起来更接近奶油、黄油或椰子油。牛肉-大米的环境足迹比传统养殖肉类小得多。研究人员估计，他们的研究成果每 100 克蛋白质释放的二氧化碳应少于 6.27 千克（13.82 磅），而牛肉则为 50 千克（110 磅）。成本也会低得多，牛肉-大米的成本约为每公斤 2.23 美元，而牛肉的成本为 14.88 美元。研究小组表示，牛肉-大米具有营养和环境效益，而且食品安全风险低、易于制造，因此是商业化的理想选择。在此之前，科学家们计划通过改善大米中的条件来提高其营养价值，以帮助牛肉细胞茁壮成长。在此之后，最后的障碍可能只是说服人们愿意吃它但公平地说，未来的许多食品都可以这样做。该研究的第一作者 Sohyeon Park 说："我们通常从牲畜身上获取所需的蛋白质，但牲畜生产需要消耗大量资源和水，并释放大量温室气体。我没想到细胞在水稻中生长得这么好。现在我看到了这种谷物杂交食品的无限可能。有朝一日，它可以作为饥荒救济粮、军粮，甚至太空食品。"这项研究发表在《物质》杂志上。 ... PC版： 手机版：

科学家用尖端人工智能揭开蛋白质的秘密

科学家用尖端人工智能揭开蛋白质的秘密 该工具由 KAUST 生物信息学研究员 Maxat Kulmanov 及其同事开发，在预测蛋白质功能方面优于现有的分析方法，甚至能够分析现有数据集中没有明确匹配的蛋白质。该模型被称为 DeepGO-SE，它利用了类似于 Chat-GPT 等生成式人工智能工具所使用的大型语言模型。然后，它根据蛋白质工作方式的一般生物学原理，利用逻辑蕴含得出关于分子功能的有意义的结论。从本质上讲，它通过构建部分世界模型（在本例中为蛋白质功能），并根据常识和推理推断出在这些世界模型中应该发生的事情，从而赋予计算机逻辑处理结果的能力。一种新的人工智能（AI）工具能对未知蛋白质的功能进行逻辑推理，有望帮助科学家揭开细胞内部的奥秘。图片来源：© 2024 KAUST; Ivan Gromicho他补充说："这种方法有很多应用前景，"KAUST 生物本体论研究小组负责人罗伯特-霍恩多夫（Robert Hoehndorf）说，"特别是当需要对神经网络或其他机器学习模型生成的数据和假设进行推理时。"库尔曼诺夫和霍恩多夫与KAUST的斯特凡-阿罗德（Stefan Arold）以及瑞士生物信息学研究所的研究人员合作，评估了该模型破译那些在体内作用未知的蛋白质功能的能力。该工具成功地利用了一种鲜为人知的蛋白质的氨基酸序列数据及其与其他蛋白质的已知相互作用，并精确地预测了其分子功能。该模型非常精确，在一次国际功能预测工具竞赛中，DeepGO-SE 在 1600 多种算法中名列前 20 位。KAUST 团队目前正在利用这一工具研究在沙特阿拉伯沙漠极端环境中生长的植物中发现的神秘蛋白质的功能。他们希望这些发现将有助于确定生物技术应用中的新型蛋白质，并希望其他研究人员也能使用这一工具。库尔曼诺夫解释说："DeepGO-SE分析未表征蛋白质的能力可以促进药物发现、代谢通路分析、疾病关联、蛋白质工程、筛选感兴趣的特定蛋白质等任务。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

研究人员发现了导致冷感的蛋白质 长期未解之谜迎刃而解

研究人员发现了导致冷感的蛋白质 长期未解之谜迎刃而解 麻省大学生命科学研究所教授、新研究的资深作者、神经科学家肖恩-徐（Shawn Xu）说："20多年前，随着一种名为TRPV1的热感应蛋白的发现，这一领域开始发现这些温度传感器。各种研究都发现了能感知高温、暖气甚至低温的蛋白质，但我们一直无法确认是什么能感知华氏60度以下的温度"。在 2019 年的一项研究中，徐的实验室的研究人员在秀丽隐杆线虫体内发现了首个冷感受体蛋白，秀丽隐杆线虫是一种身长一毫米的蠕虫，徐的实验室将其作为了解感官反应的模型系统进行研究。由于编码秀丽隐杆线虫蛋白质的基因在包括小鼠和人类在内的许多物种中都是进化保守的，这一发现为验证哺乳动物中的冷传感器提供了一个起点：一种名为 GluK2（谷氨酸离子受体 kainate 型亚基 2 的缩写）的蛋白质。在这项最新研究中，来自生命科学研究所和麻省大学文学、科学和艺术学院的研究小组在缺少GluK2基因、因而无法产生任何GluK2蛋白的小鼠身上测试了他们的假设。通过一系列测试动物对温度和其他机械刺激的行为反应的实验，研究小组发现，小鼠对高温、暖气和低温的反应正常，但对有害的寒冷却没有反应。GluK2 主要存在于大脑中的神经元上，它接收化学信号，促进神经元之间的交流。但它也在外周神经系统（大脑和脊髓之外）的感觉神经元中表达。麻省大学分子、细胞和发育生物学副教授、该研究的共同第一作者段博说："我们现在知道，这种蛋白质在外周神经系统中发挥着完全不同的功能，它处理温度线索，而不是感知寒冷的化学信号。"虽然GluK2因其在大脑中的作用而闻名，但徐推测，这种温度感应作用可能是这种蛋白质的原始用途之一。"GluK2基因在整个进化树中都有亲缘关系，一直可以追溯到单细胞细菌。但它非常需要感知环境，也许既需要温度，也需要化学物质，"身兼麻省理工大学医学院分子和综合生理学教授的徐说。"因此，我认为温度感应可能是一种古老的功能，至少对其中一些谷氨酸受体来说是如此，随着生物进化出更复杂的神经系统，这种功能最终被采用。"除了填补温度感应难题的空白，徐认为这项新发现还可能对人类的健康和福祉产生影响。例如，接受化疗的癌症患者常常会对寒冷产生痛苦的反应。GluK2是哺乳动物体内的一种冷传感器，这一发现为更好地理解人类为何会对寒冷产生疼痛反应开辟了新的途径，甚至可能为治疗冷觉过度兴奋患者的疼痛提供了潜在的治疗靶点。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

研究人员在人类睾丸组织中发现微塑料

研究人员在人类睾丸组织中发现微塑料 微塑料通常指直径小于5毫米的塑料颗粒，可经由食物甚至呼吸进入人体。美国新墨西哥大学研究人员先前在人类胎盘样本中发现微塑料，后来用同样的实验方法设计了这项新实验。他们经由医学调查部门取得23份来自男性遗体的睾丸样本，从兽医诊所等处搜集到47份来自接受绝育手术公狗的睾丸样本，经化学处理溶解掉脂肪和蛋白质，结果在每份样本中均发现了微塑料。美国有线电视新闻网21日援引论文合著者、新墨西哥大学药学教授马修·坎彭的话报道，这些微塑料“通常为纳米级，一般长度不到半微米，宽度可能在20至200纳米之间”。专家介绍，如此微小的颗粒可以侵入主要器官的单个细胞和组织，扰乱细胞进程，还可能令干扰内分泌的化学物质积聚下来，而这些化学物质会干扰生殖系统。研究人员经测量发现，狗平均每克睾丸组织含有122.63微克微塑料，而在人的睾丸组织中这一数据为329.44微克，不仅比狗高，也明显高于先前在胎盘组织中发现的平均浓度。他们还在睾丸组织中鉴定出12种微塑料。其中，在狗和人类样本中出现最多的聚合物是聚乙烯。这是目前世界上使用最广泛的一种塑料，稳定性很高，难以自然降解。狗样本中，出现第二多的是另一种常见塑料聚氯乙烯。所有样本中均有微塑料，PE、PVC是主要类型由于人类样本获取方式的特殊性，精子已遭到严重破坏，无法估算数量，研究人员只能估算狗样本中的精子数量。结果显示，聚氯乙烯浓度较高关联精子数量较少。不过，研究人员没有在狗样本中发现聚乙烯浓度与精子数量间存在关联。依据研究人员说法，不同种类的塑料影响不同。聚氯乙烯含有可导致内分泌紊乱的化学物质，还会释放出许多干扰精子形成的化学物质。研究人员介绍，这项实验之所以将人类和狗的组织进行比对，原因之一是许多人与狗共同生活，生活环境几乎相同。另外，相较于老鼠等动物，狗在一些生物学特征上也“更接近人类”，比如精子的形成和浓度。值得注意的是，样本中男性死亡时平均年龄为35岁，而这些人在世接触塑料的年代，所流通的塑料相对较少。如今环境中塑料已大幅增加，“对年轻一代的影响可能更令人担忧”。研究人员希望人们能改变生活方式和行为，尽量减少对塑料的不必要接触。DOI: 10.1093/toxsci/kfae060 ... PC版： 手机版：