Proteiinirikas ja kestävä härkäpapu soveltuu ravinnoksi pian kaikille

Härkäpapu on ollut erinomainen ravinnosta saatavan proteiinin lähde esihistoriallisesta ajasta lähtien, mutta se ei sovellu ravinnoksi noin viidelle prosentille maapallon väestöstä malaria-alueilla, ja joilla on tietty geenimutaatio. Helsingin ja Kööpenhaminan yliopistojen sekä Luonnonvarakeskuksen johtama kansainvälinen tutkijaryhmä on nyt tunnistanut härkäpapugeenin, joka vastaa näille ihmisille haitallisten visiinin ja konvisiinin tuotannosta. Nature Plants -tiedelehdessä julkaistussa artikkelissa tutkijat kertovat, että VC1-geenillä on ratkaiseva rooli näiden yhdisteiden rakentumisessa.

Pythagoras seuraajineen vältti härkäpapua, ja roomalaisten Jupiter-jumalan papisto yhdisti sen kuolemaan. Nykyään tiedetään, että härkäpapu tuottaa visiini- ja konvisiini-nimisiä antiravintoaineita, joihin liittyy favismin eli punasoluja vahingoittavan anemian riskialttiilla yksilöillä.

Maailmanlaajuisesti härkäpapu on toiseksi tuottoisin kaikista palkokasveista, joihin kuuluvat muun muassa herne, pensaspapu, kikherne ja soijapapu. Lisäksi härkäpavun siemenissä on kaikista tärkkelyspitoisista palkokasveista eniten proteiinia, ja se pärjää viileässä ilmastossa soijapapua paremmin. Härkäpapua pidetäänkin tärkeänä proteiinin lähteenä, jonka avulla pyritään toteuttamaan maailmanlaajuista siirtymää kasvipohjaiseen ruokavalioon. Tätä siirtymää puolestaan pidetään välttämättömänä hiilipäästöjen merkittävän vähentämisen kannalta.

Kun ihmiset, joilla on vajetta tietystä entsyymistä, syövät suuria määriä kypsentämättömiä härkäpapuja, visiini ja konvisiini saattavat saada heidän punaiset verisolunsa repeämään. Tästä aiheutuva hemolyyttinen anemia, jota kutsutaan favismiksi, on väistämättä rajoittanut härkäpavun käyttöä. Visiini- ja konvisiinipitoisuudeltaan matalia härkäpapulajikkeita on tätä nykyä useita, mutta sairauden kehittymisen taustalla olevaa härkäpapugeeniä ei ole tätä ennen tunnettu.

– Antiikin kreikkalaiset ja roomalaiset ilmeisesti olivat tietoisia härkäpapujen aika ajoin aiheuttamasta vakavasta sairaudesta. Riskin taustat onnistuttiin selvittämään kuitenkin vasta nyt, kertoo Alan Schulman, joka on yksi hankkeen johtajista ja johtaa Luonnonvarakeskuksen ja Helsingin yliopiston yhteistä laboratoriota.

Nyt tutkijat ovat tunnistaneet härkäpavussa visiini- ja konvisiinituotannosta vastuussa olevan geenin. Lisäksi he ovat löytäneet tästä geenistä tietyn mutaation, joka vähentää yhdisteiden valmistusta. Tutkijat havaitsivat, että kaikki visiini- ja konvisiinipitoisuudeltaan matalat lajikkeet polveutuivat yhdestä ja samasta geenipankkilähteestä, jonka VC1-geenissä oli kaksi ylimääräistä nukleotidia eli DNA:n ”kirjainta”. Tämä geenin toimintaa häiritsevä muunnos on ainoa tunnettu matalan visiini- ja konvisiinipitoisuuden perimään liittyvä lähde.

Tähtäimessä kaikille sopiva kestävä ja proteiinipitoinen ravinnonlähde

Tuore tutkimustulos pohjustaa ymmärrystä visiinin ja konvisiinin biosynteesistä sekä lopulta sellaisten härkäpapulajikkeiden jalostamista, tuotantoa ja kaupallista käyttöä, jotka eivät sisällä lainkaan näitä antiravintoaineita eli yhdisteitä, jotka häiritsevät ravintoaineiden imeytymistä ravinnosta. Tanskalaisten, suomalaisten, saksalaisten, brittiläisten ja kanadalaisten tutkijoiden ryhmä tähyää jo tulevaisuuteen.

– Härkäpapu on vanha viljelykasvi, joka herättää toiveita uudesta kaikille sopivasta, kestävästä ja proteiinipitoisesta ravinnonlähteestä, toteaa Helsingin yliopiston Fred Stoddard, yksi hankkeen johtajista Helsingin yliopiston maatalous-metsätieteellisestä tiedekunnasta.

Hanketta ovat rahoittaneet Tanskan innovaatiorahasto, Suomen Akatemia, Ison-Britannian bioteknologian ja biotieteiden tutkimusneuvosto, Villum-säätiö, Tanskan kansallinen tutkimussäätiö, Guangzhou Elite -hanke ja Saksan liittovaltion ruoka- ja maatalousministeriö.

Alkuperäinen julkaisu:

VC1 catalyzes a key step in the biosynthesis of vicine from GTP in faba bean
Emilie Björnsdotter, Marcin Nadzieja, Wei Chang, Leandro Escobar-Herrera, Davide Mancinotti, Deepti Angra, Xinxing Xia, Rebecca Tacke, Hamid Khazaei, Christoph Crocoll, Albert Vandenberg, Wolfgang Link, Frederick L. Stoddard, Donal M. O’Sullivan, Jens Stougaard, Alan H. Schulman, Stig U. Andersen, and Fernando Geu-Flores
Nature Plants, DOI: 10.1038/s41477-021-00950-w