stringtranslate.com

Химозин

Химозин / ˈ k aɪ m ə s ɪ n / или реннин / ˈ r ɛ n ɪ n / представляет собой протеазу , обнаруженную в сычужном ферменте . Это аспарагиновая эндопептидаза, принадлежащая семейству MEROPS A1. Он вырабатывается новорожденными жвачными животными в слизистой оболочке сычуга для свертывания потребляемого ими молока, что обеспечивает более длительное пребывание в кишечнике и лучшее всасывание. Широко используется при производстве сыра .

Исторически химозин получали путем его извлечения из желудков забитых телят. Сегодня большая часть коммерческого химозина, используемого в производстве сыра, производится рекомбинантным путем в E. coli , Aspergillus niger var awamori и K. Lactis .

Вхождение

Химозин обнаружен у многих четвероногих , [2] хотя наиболее известно, что он вырабатывается жвачными животными в слизистой оболочке сычуга . Химозин вырабатывается главными клетками желудка новорожденных млекопитающих [3] для свертывания потребляемого ими молока, что позволяет ему дольше оставаться в кишечнике и лучше всасываться. К нежвачным видам, которые производят химозин, относятся свиньи, кошки, тюлени [4] и цыплята . [2]

В одном исследовании сообщалось об обнаружении химозиноподобного фермента у некоторых младенцев [5] , но другие не смогли повторить этот результат. [6] У людей есть псевдоген химозина, который не генерирует белок, обнаруженный на хромосоме 1 . [4] [7] У людей есть и другие белки для переваривания молока, такие как пепсин и липаза . [8] : 262 

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

Ферментативная реакция

Химозин используется для того, чтобы вызвать обширное осаждение и образование сгустка при производстве сыра . Нативным субстратом химозина является К-казеин , который специфически расщепляется по пептидной связи между аминокислотными остатками 105 и 106, фенилаланином и метионином . [9] Полученный продукт представляет собой фосфоказеинат кальция. [ нужна ссылка ] Когда специфическая связь между гидрофобными (параказеин) и гидрофильными (кислотный гликопептид ) группами казеина разрывается, гидрофобные группы объединяются и образуют трехмерную сеть, которая улавливает водную фазу молока.

Зарядовые взаимодействия между гистидинами на каппа-казеине и глутаматами и аспартатами химозина инициируют связывание фермента с субстратом. [9] Когда химозин не связывает субстрат, бета-шпилька, иногда называемая «лоскутом», может образовывать водородную связь с активным сайтом, закрывая его и не допуская дальнейшего связывания субстрата. [1]

Примеры

Ниже перечислены ген Cym жвачных животных и соответствующий псевдоген человека:

Рекомбинантный химозин

Из-за несовершенства и нехватки 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 , грибы или дрожжи , чтобы заставить их производить химозин во время ферментации. [11] [12] Генетически модифицированный микроорганизм уничтожается после ферментации, а химозин изолируется из ферментационного бульона, так что полученный в результате ферментации химозин (FPC), используемый производителями сыра, не содержит каких-либо ГМ-компонентов или ингредиентов. [13] FPC содержит тот же химозин, что и животный источник, но производится более эффективным способом. Продукты FPC представлены на рынке с 1990 года и считаются идеальными ферментами для свертывания молока. [14]

FPC был первым искусственно полученным 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 него приходилось до 80% мирового рынка сычужного фермента. [16]

К 2008 году примерно от 80% до 90% коммерческих сыров в США и Великобритании производились с использованием FPC. [13] Наиболее широко используемый химозин, полученный путем ферментации, производится либо с использованием гриба Aspergillus niger , либо с использованием Kluyveromyces Lactis .

ФПК содержит только химозин В [17] , что обеспечивает более высокую степень чистоты по сравнению с сычужным ферментом животного происхождения. FPC может дать производителю сыра несколько преимуществ по сравнению с сычужным ферментом животного или микробного происхождения, например, более высокий выход продукции, лучшая текстура творога и снижение горечи. [14]

Рекомендации

  1. ^ ab PDB : 1CZI ; Гровс М.Р., Дханарадж В., Бадассо М., Ньюджент П., Питтс Дж.Э., Гувер DJ, Бланделл Т.Л. (октябрь 1998 г.). «A 2.3 Структура разрешения химозина в комплексе с восстановленным ингибитором связи показывает, что лоскут бета-шпильки активного центра перестраивается по сравнению с нативной кристаллической структурой» (PDF) . Белковая инженерия . 11 (10): 833–40. дои : 10.1093/протеин/11.10.833 . ПМИД  9862200.
  2. ^ abc Лопес-Маркес М., Руиво Р., Фонсека Э., Тейшейра А., Кастро Л.Ф. (ноябрь 2017 г.). «Необычная потеря химозина у 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, Интернет-база данных менделевского наследования у человека (OMIM). Последнее обновление: 21 февраля 1997 г. Псевдоген химозина; Прохимозин CYMP включен в OMIM
  5. ^ Хеншель MJ, Ньюпорт MJ, Пармар V (1987). «Желудочные протеазы у младенцев». Биология новорожденного . 52 (5): 268–72. дои : 10.1159/000242719. ПМИД  3118972.
  6. ^ Сечи П.Б., Харбо М. (2013). «Глава 5: Химозин». В Роулингс Н.Д., Салвесен Г. (ред.). Справочник по протеолитическим ферментам . Том. 1. С. 37–42. дои : 10.1016/B978-0-12-382219-2.00005-3.
  7. ↑ Fox PF (28 февраля 1999 г.). Сыр: химия, физика и микробиология. Спрингер. ISBN 9780834213388.
  8. ^ Сандерсон И.Р., Уокер В.А. (1999). Развитие желудочно-кишечного тракта. Гамильтон, Онтарио: BC Декер. ISBN 978-1-55009-081-9.
  9. ^ аб Гиллиланд Г.Л., Олива М.Т., Дилл Дж. (1991). «Функциональное значение трехмерной структуры бычьего химозина». Структура и функции аспарагиновых протеиназ . Достижения экспериментальной медицины и биологии. Том. 306. стр. 23–37. дои : 10.1007/978-1-4684-6012-4_3. ISBN 978-1-4684-6014-8. ПМИД  1812710.
  10. ^ PDB : 4CMS ; Ньюман М., Сафро М., Фразао С., Хан Г., Зданов А., Тикл И.Дж. и др. (октябрь 1991 г.). «Рентгеновский анализ аспарагиновых протеиназ. IV. Структура и уточнение бычьего химозина при разрешении 2,2 А». Журнал молекулярной биологии . 221 (4): 1295–309. дои : 10.1016/0022-2836(91)90934-X. ПМИД  1942052.
  11. ^ Эмтаж Дж.С., Ангал С., Доэл М.Т., Харрис Т.Дж., Дженкинс Б., Лилли Г., Лоу П.А. (июнь 1983 г.). «Синтез телячьего прохимозина (прореннина) в Escherichia coli». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 80 (12): 3671–5. Бибкод : 1983PNAS...80.3671E. дои : 10.1073/pnas.80.12.3671 . ПМК 394112 . ПМИД  6304731. 
  12. ^ Харрис Т.Дж., Лоу П.А., Лайонс А., Томас П.Г., Итон М.А., Милликан Т.А. и др. (апрель 1982 г.). «Молекулярное клонирование и нуклеотидная последовательность кДНК, кодирующей препрохимозин теленка». Исследования нуклеиновых кислот . 10 (7): 2177–87. дои : 10.1093/нар/10.7.2177. ПМК 320601 . ПМИД  6283469. 
  13. ^ аб "Химозин". ГМО Компас. Архивировано из оригинала 26 марта 2015 г. Проверено 3 марта 2011 г.
  14. ^ Ab Law BA (2010). Технология сыроделия. Великобритания: Уайли-Блэквелл. стр. 100–101. ISBN 978-1-4051-8298-0.
  15. ^ «Пищевая биотехнология в Соединенных Штатах: наука, регулирование и проблемы». Государственный департамент США . Проверено 14 августа 2006 г.
  16. ^ Джонсон М.Э., Люси Дж.А. (апрель 2006 г.). «Основные технологические достижения и тенденции в области сыра». Журнал молочной науки . 89 (4): 1174–8. doi : 10.3168/jds.S0022-0302(06)72186-5 . ПМИД  16537950.
  17. ^ Бычьи химозины A и B отличаются одним аминокислотным остатком. По данным Uniprot:P00794, это, вероятно, аллейный вариант. Обе изоформы обладают одинаковой каталитической активностью, поэтому любое улучшение продукта связано с удалением других примесей.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки