stringtranslate.com

Химозин

Химозин / ˈk aɪməsɪn / или реннин / ˈrɛnɪn / — это протеаза , содержащаяся в сычужном ферменте . Это аспарагиновая эндопептидаза, принадлежащая к семейству MEROPS A1 . Она вырабатывается новорожденными жвачными животными в слизистой оболочке сычуга для створаживания потребляемого ими молока , что обеспечивает более длительное пребывание в кишечнике и лучшее усвоение. Она широко используется в производстве сыра .

Исторически химозин получали путем извлечения из желудков забитых телят. Сегодня большая часть коммерческого химозина, используемого в производстве сыра, производится рекомбинантным методом в Escherichia coli , Aspergillus niger var. awamori и Kluyveromyces lactis . [ требуется цитата ]

Происшествие

Химозин обнаружен у широкого спектра четвероногих , [2] хотя наиболее известно, что он вырабатывается жвачными животными в слизистой оболочке сычуга . Химозин вырабатывается главными желудочными клетками у новорожденных млекопитающих [3] для створаживания молока, которое они потребляют, что позволяет ему дольше находиться в кишечнике и лучше усваиваться. К нежвачным видам, которые вырабатывают химозин, относятся свиньи, кошки, тюлени [4] и цыплята . [2]

В одном исследовании сообщалось об обнаружении химозин-подобного фермента у некоторых человеческих младенцев, [5] но другим не удалось повторить это открытие. [6] У людей есть псевдоген химозина, который не генерирует белок, обнаруженный на хромосоме 1. [ 4] [7] У людей есть другие белки для переваривания молока, такие как пепсин и липаза . [8] : 262 

Помимо приматов, ведущих к человеку, некоторые другие млекопитающие также утратили ген химозина. [2]

Ферментативная реакция

Химозин используется для обеспечения обширного осаждения и образования творога в сыроделии . Родным субстратом химозина является К-казеин , который специфически расщепляется по пептидной связи между аминокислотными остатками 105 и 106, фенилаланином и метионином . [9] Полученный продукт — фосфоказеинат кальция. [ необходима цитата ] Когда специфическая связь между гидрофобными (параказеин) и гидрофильными (кислый гликопептид ) группами казеина разрывается, гидрофобные группы объединяются и образуют трехмерную сеть, которая улавливает водную фазу молока.

Взаимодействие зарядов между гистидинами на каппа-казеине и глутаматами и аспартатами химозина инициирует связывание фермента с субстратом. [9] Когда химозин не связывает субстрат, бета-шпилька, иногда называемая «лоскутом», может образовывать водородные связи с активным сайтом, тем самым закрывая его и не допуская дальнейшего связывания субстрата. [1]

Примеры

Ниже перечислены ген Cym жвачных животных и соответствующий ему псевдоген человека:

Рекомбинантный химозин

Из-за несовершенства и дефицита микробных и животных сычужных ферментов производители искали замену. С развитием генной инженерии стало возможным извлекать гены, продуцирующие сычужный фермент, из желудка животных и вставлять их в определенные бактерии , грибки или дрожжи, чтобы заставить их производить химозин во время ферментации. [11] [12] Генетически модифицированный микроорганизм убивают после ферментации, а химозин изолируют из ферментационного бульона, так что химозин, произведенный ферментацией (FPC), используемый производителями сыра, не содержит никаких ГМ-компонентов или ингредиентов. [13] FPC содержит тот же химозин, что и животный источник, но произведенный более эффективным способом. Продукты FPC присутствуют на рынке с 1990 года и считаются идеальным ферментом для свертывания молока. [14]

FPC был первым искусственно созданным ферментом, зарегистрированным и разрешенным Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США . В 1999 году около 60% твердого сыра в США производилось с использованием FPC [15] , и на его долю приходилось до 80% доли мирового рынка сычужного фермента. [16]

К 2008 году примерно от 80% до 90% коммерческих сыров в США и Великобритании были изготовлены с использованием FPC. [13] Наиболее широко используемый химозин, получаемый путем ферментации, производится либо с использованием грибка Aspergillus niger , либо с использованием Kluyveromyces lactis .

FPC содержит только химозин B, [17] достигая более высокой степени чистоты по сравнению с животным сычужным ферментом. FPC может обеспечить несколько преимуществ для производителя сыра по сравнению с животным или микробным сычужным ферментом, например, более высокий выход продукции, лучшую текстуру творога и снижение горечи. [14]

Ссылки

  1. ^ ab PDB : 1CZI ​; Groves MR, Dhanaraj V, Badasso M, Nugent P, Pitts JE, Hoover DJ, Blundell TL (октябрь 1998 г.). "A 2.3 Структура разрешения химозина в комплексе с восстановленным ингибитором связи показывает, что активный сайт бета-шпильки перестраивается по сравнению с нативной кристаллической структурой" (PDF) . Protein Engineering . 11 (10): 833–40. doi : 10.1093/protein/11.10.833 . PMID  9862200.
  2. ^ abc Лопес-Маркес М., Руиво Р., Фонсека Э., Тейшейра А., Кастро Л.Ф. (ноябрь 2017 г.). «Необычная потеря химозина в линиях млекопитающих соответствует стратегиям неонатальной передачи иммунитета». Молекулярная филогенетика и эволюция . 116 : 78–86. doi :10.1016/j.ympev.2017.08.014. ПМИД  28851538.
  3. ^ Китамура Н., Танимото А., Хондо Э., Андрен А., Коттрелл Д.Ф., Сасаки М., Ямада Дж. (август 2001 г.). «Иммуногистохимическое исследование онтогенеза клеток, продуцирующих прохимозин и пепсиноген, в сычуге овец». Анатомия, Гистология, Эмбриология . 30 (4): 231–5. дои : 10.1046/j.1439-0264.2001.00326.x. PMID  11534329. S2CID  7552821.
  4. ^ ab Staff, Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM) Database. Последнее обновление 21 февраля 1997 г. Псевдоген химозина; CYMP прохимозин, включенный в OMIM
  5. ^ Henschel MJ, Newport MJ, Parmar V (1987). «Желудочные протеазы у младенцев». Biology of the Neonate . 52 (5): 268–72. doi :10.1159/000242719. PMID  3118972.
  6. ^ Szecsi PB, Harboe M (2013). "Глава 5: Химозин". В Rawlings ND, Salvesen G (ред.). Справочник по протеолитическим ферментам . Том 1. стр. 37–42. doi :10.1016/B978-0-12-382219-2.00005-3.
  7. ^ Fox PF (28 февраля 1999 г.). Сыр: химия, физика и микробиология. Springer. ISBN 9780834213388.
  8. ^ Sanderson IR, Walker WA (1999). Развитие желудочно-кишечного тракта. Гамильтон, Онтарио: BC Decker. ISBN 978-1-55009-081-9.
  9. ^ ab Gilliland GL, Oliva MT, Dill J (1991). "Функциональные последствия трехмерной структуры бычьего химозина". Структура и функция аспарагиновых протеиназ . Достижения в экспериментальной медицине и биологии. Т. 306. С. 23–37. doi :10.1007/978-1-4684-6012-4_3. ISBN 978-1-4684-6014-8. PMID  1812710.
  10. ^ PDB : 4CMS ; Newman M, Safro M, Frazao C, Khan G, Zdanov A, Tickle IJ и др. (октябрь 1991 г.). «Рентгеновский анализ аспарагиновых протеиназ. IV. Структура и уточнение при разрешении 2,2 А бычьего химозина». Журнал молекулярной биологии . 221 (4): 1295–309. doi : 10.1016/0022-2836(91)90934-X. PMID  1942052.
  11. ^ Emtage JS, Angal S, Doel MT, Harris TJ, Jenkins B, Lilley G, Lowe PA (июнь 1983 г.). «Синтез телячьего прохимозина (прореннина) в Escherichia coli». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 80 (12): 3671–5. Bibcode : 1983PNAS...80.3671E. doi : 10.1073/pnas.80.12.3671 . PMC 394112. PMID  6304731 . 
  12. ^ Harris TJ, Lowe PA, Lyons A, Thomas PG, Eaton MA, Millican TA и др. (апрель 1982 г.). «Молекулярное клонирование и нуклеотидная последовательность кДНК, кодирующей препрохимозин теленка». Nucleic Acids Research . 10 (7): 2177–87. doi : 10.1093 /nar/10.7.2177. PMC 320601. PMID  6283469. 
  13. ^ ab "Chymosin". GMO Compass. Архивировано из оригинала 2015-03-26 . Получено 2011-03-03 .
  14. ^ ab Law BA (2010). Технология сыроделия. Великобритания: Wiley-Blackwell. С. 100–101. ISBN 978-1-4051-8298-0.
  15. ^ "Пищевая биотехнология в Соединенных Штатах: наука, регулирование и проблемы". Государственный департамент США . Получено 2006-08-14 .
  16. ^ Джонсон ME, Люси JA (апрель 2006 г.). «Основные технологические достижения и тенденции в сыроделии». Журнал молочной науки . 89 (4): 1174–8. doi : 10.3168/jds.S0022-0302(06)72186-5 . PMID  16537950.
  17. ^ Бычьи химозины A и B отличаются одним аминокислотным остатком. Это, вероятно, аллейный вариант, согласно Uniprot:P00794. Две изоформы имеют одинаковую каталитическую активность, поэтому любое улучшение продукта обусловлено устранением других примесей.

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки