Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Ученые выяснили, как химозин марала сворачивает молоко
Химозин — это фермент, который сворачивает молоко и потому используется сыроделами. Такой белок имеется не только у коров, но и у других млекопитающих. В новом исследовании ученые МФТИ вместе с коллегами установили структуру химозина из марала. Оказалось, олений фермент имеет ряд уникальных свойств, которые открывают перспективы его использования в пищевой промышленности и биотехнологии. Огромное разнообразие белков проявляется как на уровне структуры, так и в специфических функциях. В случае ферментов это обеспечение разных химических реакций. Важно, что и пространственное строение, и работу белков в конечном счете определяет только их последовательность аминокислот.
Все это справедливо и в случае химозинов — белков с большим хозяйственным значением. Они нужны для производства сыра и других молочных продуктов, которое требует предварительного свертывания молока. Это процесс по сути коагуляции молочных белков, приводящей к изменению формы их молекул и выпадению в осадок.
Химозин — это сычужный фермент, который синтезируется у большинства видов млекопитающих. Слизистая оболочка их желудка исходно выделяет неактивный профермент размером 365 аминокислотных остатков. В кислой среде желудочного сока он теряет фрагмент размером 42 аминокислоты, превращаясь в зрелый и активный химозин. Фермент начинает образовываться еще до рождения животного, а его синтез останавливается, когда молодое млекопитающее прекращает питаться молоком и переходит на более «взрослую» пищу.
Более того, химозины различных животных — ценная модель для изучения особой группы ферментов, которую они представляют (аспартатных пептидаз). Несмотря на сходство последовательности и трехмерной структуры, у разных млекопитающих эти ферменты сильно отличаются по ферментативной активности. Чтобы это объяснить, ученые рассмотрели, как химозины разных видов разрушают молочные белки — как «свои собственные», так и из других организмов. Результаты опубликованы в International Journal of Biological Macromolecules.
В случае коровьего молока около 80% его белков — это кодируемые отдельными генами αs1-, αs2-, β- и 𝜅-казеин (каппа-казеин). Именно последний стабилизирует мицеллы — взвешенные в молоке капли, содержащие белки. Поэтому расщепление каппа-казеина — ключевой этап сворачивания молока, без которого невозможно получить молочные продукты.
В новой работе ученые обратили внимание на химозин алтайского марала (Cervus elaphus sibiricus) — крупного оленя, широко распространенного в Азии. Используя генную инженерию, исследователи получили рекомбинантный химозин. Фермент закристаллизовали и получили его точную структуру с помощью рентгеновского излучения. Для сравнения использовали данные о химозинах коровы и одногорбого верблюда.
Активность белка оценили благодаря хромато-масс-спектрометрии, а также при помощи его инкубации вместе с субстратами (т. е. целевыми молекулами, которые химозин должен избирательно расщеплять). В этой роли использовали фрагменты каппа-казеина из молока разных видов — самого марала, коровы и верблюда.
Оказалось, что в случае маральего и коровьего казеина химозин марала разрушает связь F105-M106, тогда как в верблюжьем казеине (который фермент в природе никогда не «встречает») — связь F97-I98. Между тем сравнение трехмерной структуры трех белков показало, что взаиморасположение остатков аминокислот в них почти идентично.
Далее впервые полученная в исследовании структура химозина марала была использована для компьютерного моделирования. Ученые провели белок-белковый докинг, который описывает взаимодействия молекул между собой, а также использовали молекулярную динамику. Удалось выяснить, как активный центр фермента взаимодействует с синтетическими белками-субстратами из молока того же марала, коровы и верблюда.
Помимо практической значимости для сыроварения, новое исследование представляет и другой интерес. Во-первых, это реконструкция эволюции млекопитающих и, в частности, их кодирующих химозин генов. Имевшиеся прежде в распоряжении биологов данные о белках крупного рогатого скота и верблюдов не давали полной картины молекулярной эволюции. Ее дополнил результат изучения химозина алтайского марала — обитателя совсем других экосистем. Он проливает свет на изменения пищеварительных ферментов в зависимости от факторов окружающей среды.
Более того, исследование также предложило новый подход, с помощью которого можно понять общие механизмы взаимодействия химозина с каппа-казеином. Он применим к другим видам животных и будет полезен для выявления структурных особенностей биомолекул, которые делают возможными эти ферментативные реакции. Такие знания необходимы для решения биоинженерных задач: создания новых молекул химозина, имеющих оптимальные свойства не только для производства сыра, но и для получения биологически активных пептидов, участия в отдельных биологических процессах и т. д.
«Нами, совместно с коллегами из Новосибирска, Уфы, Барнаула, Кольцово и Центра синхротронного излучения «СКИФ», была получена и описана трехмерная структура рекомбинантного химозина алтайского марала. В статье также проведен биохимический анализ его каталитических свойств и показаны результаты молекулярного моделирования реакции катализа. Рекомбинантный или, другими словами, биотехнологический химозин во всем мире используется для производства сыра. Однако в России его не выпускают. Мы надеемся, что наша работа в дальнейшем поможет создать «идеальный» химозин c комплексом технологических свойств, ценных для сыроделия, а также лучше понять механизмы каталитического действия разных химозинов из разных видов млекопитающих», — отметил Михаил Шевцов, старший научный сотрудник лаборатории структурной биологии рецепторов, сопряженных с G белком Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ.
Telegram 
Дзен 
VK От рыб произошли все наземные позвоночные, включая нас, но как именно рыбы стали главным населением морей — до последнего времени оставалось неясным. Авторы новой научной работы попытались доказать, что причиной этого было вымирание, возможно, вызванное белыми ночами.
В Олдувайском ущелье на севере Танзании ученые обнаружили скелет слона возрастом 1,78 миллиона лет, а рядом с ним — необычные для того времени каменные орудия. Авторы нового исследования полагают, что им удалось найти древнейшее место разделки гигантской добычи.
На юге Африки ученые обнаружили коллекцию небольших каменных стрел. С виду — обычные артефакты древнего человека. Но современные технологии позволили выявить их смертельный секрет. Эти наконечники, которым почти 60 тысяч лет, сохранили следы яда. Авторы нового исследования пришли к выводу, что древние охотники стали использовать яды намного раньше, чем считала наука.
На юге Африки ученые обнаружили коллекцию небольших каменных стрел. С виду — обычные артефакты древнего человека. Но современные технологии позволили выявить их смертельный секрет. Эти наконечники, которым почти 60 тысяч лет, сохранили следы яда. Авторы нового исследования пришли к выводу, что древние охотники стали использовать яды намного раньше, чем считала наука.
От рыб произошли все наземные позвоночные, включая нас, но как именно рыбы стали главным населением морей — до последнего времени оставалось неясным. Авторы новой научной работы попытались доказать, что причиной этого было вымирание, возможно, вызванное белыми ночами.
Ученые десятилетиями ищут кости мамонтов, которые, по данным генетиков, могли дожить на материке до бронзового века. Очередная потенциальная находка с Аляски, считавшаяся остатками мамонтов, после проверки оказалась костями китов, умерших около двух тысяч лет назад.
На скалистых берегах аргентинской Патагонии разворачивается настоящая драма. Магеллановы пингвины, долгое время чувствовавшие себя в безопасности на суше в своих многотысячных колониях, столкнулись с новым и беспощадным врагом. Их извечные морские страхи — касатки и морские леопарды — теперь блекнут перед угрозой, пришедшей из глубины материка. Виновник переполоха — грациозный и мощный хищник, недавно вернувшийся на эти земли после долгого изгнания.
Среди самых интригующих открытий космического телескопа «Джеймс Уэбб» — компактные объекты, получившие название «маленькие красные точки». Их видели только в самых дальних уголках Вселенной. Большинство возникло в первый миллиард лет после Большого взрыва, и ученые предполагали, что такие источники представляют собой небольшие компактные галактики. Однако международная команда астрономов пришла к иному выводу. Они предположили, что на самом деле «маленькие красные точки» — черные дыры, окруженные массивной газовой оболочкой.
Ученые задались вопросом: почему два расположенных по соседству спутника Юпитера такие разные, ведь на Ио повсеместно извергаются вулканы, а Европа полностью покрыта многокилометровой коркой льда. Есть версия, что Ио когда-то тоже была богата водой, но по итогам недавнего исследования это сочли неправдоподобным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно