In einer Welt, in der fast ein Drittel der Menschheit übergewichtig oder fettleibig ist, streben viele von uns täglich danach, ein Gleichgewicht zwischen Gesundheit und Genuss zu finden. Aber was wäre, wenn es eine Wunderpille gäbe, die es uns ermöglichen könnte, unserer Naschkatze schuldlos zu frönen? Nun, leider gibt es keine Wunderpille, aber es gibt eine Wunderfrucht, die nicht nur Ihren Gaumen austricksen kann, sondern auch seit fast einem halben Jahrhundert in eine Verschwörungstheorie gehüllt ist.

Synsepalum dulcificum – auch als Wunderfrucht oder Wunderbeere bekannt – wurde erstmals 1725 vom französischen Entdecker Reynaud Des Marchais in Westafrika nachgewiesen. Er bemerkte, dass die Einheimischen die Früchte dieser Pflanze konsumierten, um milden und sauren Broten einen süßen Geschmack zu verleihen. Die Beere blieb jedoch bis etwa Mitte des 20. Jahrhunderts in relativer Dunkelheit.

Miraculin

Vorname im Jahr 1968 identifiziert und 1989 sequenziert von japanischen Wissenschaftlern ist Miraculin das geschmacksmodifizierende Protein, das der Wunderfrucht ihre charakteristische Eigenschaft verleiht.

Der menschliche Geschmackssinn besteht aus fünf Grundgeschmacksrichtungen: süß, salzig, bitter, sauer und umami. Jeder von diesen wird aktiviert, wenn Agonistenliganden an Geschmacksrezeptoren auf unseren Geschmacksknospenzellen binden. Hier sind agonistische Liganden diejenigen, die an unsere Geschmacksrezeptoren binden und eine Reaktion durch diese hervorrufen. Der menschliche Rezeptor für süßen Geschmack, hT1R2-hT1R3, wird durch agonistische Liganden wie die süß schmeckenden Proteine ​​Thaumatin (in vielen Lebensmitteln und Getränken weit verbreitet) und Brazzein (die noch auf die FDA-Zulassung warten) und die süß schmeckenden Moleküle Aspartam, Saccharin und Sucralose, die in künstlichen verwendet werden, aktiviert Süßstoffe. Im Gegensatz zu diesen Proteinen und Molekülen wirkt Miraculin bei neutralem pH-Wert als Antagonist zu hT1R2-hT1R3, bindet an den Rezeptor und hemmt die Bindung anderer süß schmeckender Substanzen. Während Miraculin also selbst nicht süß schmeckt, dämpft es bei neutralem pH-Wert auch die Süße anderer Substanzen. Bei

Bei niedrigen pH-Werten (sauer) ändert Miraculin seine Form, wodurch sein aktives Zentrum an die hT1R2-Einheit des süßen hT1R2-hT1R3-Rezeptors binden kann. Dadurch wird der Rezeptor aktiviert und wir registrieren einen süßen Geschmack.

Miraculin ist eher ungewöhnlich, da es strukturell nicht mit den anderen „süßen Proteinen“ verwandt ist und im Gegensatz zu den herkömmlicheren süß schmeckenden Proteinen bei neutralem pH-Wert einen eher milden Geschmack hat. Die wahren geschmacksmodifizierenden Eigenschaften von Miraculin zeigen sich nur, wenn es einer sauren Umgebung ausgesetzt wird.

Die Verschwörung der Miralin Co

In den 1960er Jahren wurde Robert Harvey, ein biochemischer Doktorand, mit Wunderfrüchten bekannt gemacht. Nachdem er über das Potenzial der Frucht nachgedacht hatte, beschloss er, die Firma Miralin zu gründen. Miralin hat sich der Bereitstellung einer gesunden Alternative zu Zucker und Süßungsmitteln verschrieben und hat sehr erfolgreiche Produkttests vorangetrieben. Miralins Glück sollte sich jedoch ändern, was zur Verschwörung der Miralin Co. werden sollte.

1974 begann Harvey zu glauben, dass er von der Arbeit bis zu seinem Haus verfolgt wurde. Danach wurden Autos gesehen, die an Miralins Büros vorbeifuhren und in denen jemand fotografierte. Und dann, in einer Sommernacht, wurde in das Büro der Firma Miralin eingebrochen. Mitten auf dem durchwühlten Büroboden lag aufgeschlagen Miralins FDA-Akte.

Harvey drückte aus, wie gut die Beziehung zwischen ihm und Miralin zur FDA gewesen sei und wie sehr sein Unternehmen ihre volle Unterstützung erhalten habe. Am Vorabend der Markteinführung von Miralin verbot die FDA jedoch plötzlich die Verwendung von Miraculin und kennzeichnete es als Zusatzstoff. Das bedeutete, dass ihr Produkt ohne weitere und sehr teure Tests nicht als Zuckerersatz verkauft werden konnte. Jahrelanges Testen von Miraculin führte schließlich zum Bankrott der Miralin Company und bis heute hat die FDA ihre Entscheidung nie aufgehoben. Wieder einmal geriet die Wunderfrucht in Vergessenheit; das heißt, bis zur Wende des 21. Jahrhunderts.

Massenproduktion von Miraculin

In den vergangenen 20 Jahren ist das Interesse rund um die Wunderfrucht wieder gestiegen. Miraculin hat möglicherweise das Potenzial, eines Tages mit künstlichen Süßstoffen zu konkurrieren oder sie sogar zu ersetzen, die versuchsweise mit anderen, ernsteren in Verbindung gebracht wurden Gesundheitsprobleme und werden oft geplagt unangenehmer Nachgeschmack.

Eine Sache, die verhindern könnte, dass Miraculin zu einem wettbewerbsfähigen Süßstoff wird (abgesehen von der behördlichen Zulassung), ist einfach, genug davon zu produzieren. Wunderfrüchte sind bekanntermaßen schwierig außerhalb ihrer natürlichen Umgebung anzubauen, und ihre Knappheit im Vergleich zu der hohen Nachfrage würde sie für den Durchschnittsverbraucher wahrscheinlich zu teuer machen. Da kommt die Wissenschaft ins Spiel.

Oft ist die Go-to-Methode für die Massenproduktion eines bestimmten Proteins, wie z rekombinantes Insulinbesteht darin, das Gen zur Herstellung des Proteins künstlich in einen Organismus, wie Bakterien oder Hefe, einzufügen. Dieser Organismus wird in Bioreaktoren gezüchtet und das Protein der Wahl in großen Mengen geerntet. Genau das war ursprünglich beabsichtigt mit Organismen wie z Escherichia coli und Hefe. Dem rekombinanten Miraculin, das aus diesen transgenen Organismen geerntet wurde, fehlte jedoch seine süsse induzierende Aktivität. Aber warum?

Professor Hiroshi Ezura und sein Labor an Tsukuba Universität forschen seit über einem Jahrzehnt an der Herstellung von Miraculin. In ihrer Forschung schlugen sie vor, dass spezifische posttranslationale Modifikationen von Miraculin für seine definierende Eigenschaft der Geschmacksmodifikation notwendig sein könnten. Ihre Hypothese erwies sich schließlich als richtig.

Wenn ein Protein von einem Organismus produziert wird, wird das Gen „abgelesen“ und in mRNA transkribiert. Diese mRNA wird dann von Ribosomen und tRNA in eine Kette von Aminosäuren übersetzt. Nach dieser Übersetzungsphase können Modifikationen an den Aminosäuren vorgenommen werden, wie z. B. Phosphorylierung und Glykosylierung (und mehr). Der wichtige Unterschied besteht hier darin, dass verschiedene Organismen unterschiedliche posttranslationale Modifikationen durchführen. Ein transgener Organismus kann ein Protein nicht genau so konstruieren, wie es in seiner nativen Form ist, wenn es vom ursprünglichen Organismus konstruiert wird, und funktioniert daher möglicherweise nicht genau so, wie es in seiner nativen Form funktioniert.

Genau das fanden die Forscher der Tsukuba University heraus. Ihre Forschung kam zu dem Schluss pflanzenspezifische N-Glykosylierung ist für Miraculin mit voll funktionsfähigen geschmacksmodifizierenden Eigenschaften notwendig. N-Glykosylierung ist eine posttranslationale Modifikation, bei der ein Glykanmolekül an eine Asparagin-Aminosäure in einem Protein gebunden wird, was die Faltung und Aktivität des Proteins beeinflussen kann. Da Miraculin in Pflanzen produziert wird, beschlossen Prof. Hiroshi Ezura und sein Team, andere Pflanzen als „Fabriken“ zu nutzen, um das Miraculin außerhalb von Wunderfrüchten in Massenproduktion herzustellen. Sie postulierten, dass dies die Unterschiede in posttranslationalen Modifikationen minimieren sollte. Das Team hat sowohl transgenen Salat als auch Tomaten hergestellt, die rekombinantes Miraculin mit funktionellen geschmacksmodifizierenden Eigenschaften exprimieren.

Dies ist von Bedeutung, da sowohl Salat als auch Tomaten in allen Teilen der Welt viel leichter angebaut werden und beide eine hohe Menge an Miraculin lieferten. Tatsächlich hat sich ihre Forschung ausschließlich auf transgene Tomaten gerichtet, da diese produzieren nahezu identisches rekombinantes Miraculin zum Eingeborenen, mit nahezu identischer Süße-induzierender Aktivität. Darüber hinaus wurde das Miraculin-Gen stabil gezeigt: Auch die Nachkommen der transgenen Tomaten sind in der Lage, Miraculin in ähnlichen Mengen zu produzieren wie die Elternpflanzen (die Salat Nachkommen führte zu einer Miraculinproduktion von nur etwa 10 % im Vergleich zur ursprünglichen Elternlinie). Dadurch entfällt die Notwendigkeit, das Miraculin-Gen wiederholt künstlich in zukünftige Tomatensamen einzufügen, was auch die langfristigen Produktionskosten senkt. Obendrein produzieren die transgenen Tomaten im Durchschnitt zehnmal mehr Miraculin als natürliche Wunderfrüchte.

Die Forscher der Tsukuba-Universität haben noch viele Tests für die Zukunft, aber im Moment sieht ihre Forschung vielversprechend für eine tragfähige, kostengünstige Massenproduktion von Miraculin aus.

Die Zukunft

Seit 1975, nur ein Jahr nach der Markteinführung der Firma Miralin, hat sich die weltweite Fettleibigkeit verdreifacht und rund 2 Milliarden Menschen sind heute übergewichtig oder fettleibig. Es ist schwierig, nicht zu spekulieren, wie eine Welt mit fast einem halben Jahrhundert mit Miraculin-ergänzter Nahrung heute ausgesehen haben könnte. Wir leben jedoch nicht in dieser Welt. Was bedeutet das also für unsere Zukunft?

Nun, im Moment nicht viel. Bis Miraculin allgemein als sicher anerkannt ist und darüber hinaus rekombinantes Miraculin aus gentechnisch veränderten Pflanzen als sicher anerkannt ist (das ist eine ganze Sache für sich), ist es unwahrscheinlich, dass Miraculin ein praktikabler, kostengünstiger und massenproduzierbarer Ersatz für sein kann Zucker und aktuelle künstliche Süßstoffe. So bleibt Miraculin in Partykneipen und Nischencafés verbannt; Zumindest für jetzt.