K-caséine - K-casein
La caséine , ou caséine kappa , est une protéine du lait de mammifère impliquée dans plusieurs processus physiologiques importants. Dans l' intestin , la protéine ingérée est divisée en un peptide insoluble (para kappa-caséine) et un glycopeptide hydrophile soluble (caseinomacropeptide). Le caséinomacropeptide est responsable de l'augmentation de l'efficacité de la digestion, de la prévention de l'hypersensibilité du nouveau-né aux protéines ingérées et de l'inhibition des agents pathogènes gastriques.
Structure
Les caséines sont une famille de phosphoprotéines (αS1, αS2, β, κ) qui représentent près de 80 % des protéines du lait bovin et qui forment des agrégats solubles appelés « micelles de caséine » dont les molécules de κ-caséine stabilisent la structure. Il existe plusieurs modèles qui rendent compte de la conformation spatiale de la caséine dans les micelles. L'un d'eux propose que le noyau micellaire soit formé de plusieurs sous-micelles, la périphérie étant constituée de microvellosités de -caséine Un autre modèle suggère que le noyau est formé de fibrilles liées entre elles par la caséine. Enfin, le modèle le plus récent propose un double maillon entre les caséines pour qu'une gélification ait lieu. Les 3 modèles considèrent les micelles comme des particules colloïdales formées d'agrégats de caséine enveloppés dans des molécules de -caséine solubles. Les protéases de la coagulation du lait agissent sur la partie soluble, la -caséine, provoquant ainsi un état micellaire instable qui entraîne la formation de caillots.
La coagulation du lait
La chymosine (EC 3.4.23.4) est une protéase aspartique qui hydrolyse spécifiquement la liaison peptidique dans Phe105-Met106 de la -caséine et est considérée comme la protéase la plus efficace pour l' industrie fromagère . Cependant, il existe des protéases de la coagulation du lait capables de cliver d'autres liaisons peptidiques dans la chaîne κ-caséine, telles que l'endothiapepsine produite par Endothia parasitica . Il existe également plusieurs protéases de la coagulation du lait qui, étant capables de cliver la liaison Phe105-Met106 dans la molécule -caséine, clivent également d'autres liaisons peptidiques dans d'autres caséines, telles que celles produites par Cynara cardunculus ou encore la chymosine bovine. Cela permet la fabrication de différents fromages aux propriétés rhéologiques et organoleptiques variées .
Le processus de coagulation du lait comprend trois phases principales :
- Dégradation enzymatique de la κ-caséine.
- Floculation micellaire.
- Formation de gel.
Chaque étape suit un schéma cinétique différent , l'étape limitante de la coagulation du lait étant le taux de dégradation de la κ-caséine. Le schéma cinétique de la deuxième étape du processus de coagulation du lait est influencé par la nature coopérative de la floculation micellaire, tandis que les propriétés rhéologiques du gel formé dépendent du type d'action des protéases, du type de lait et des schémas de protéolyse de la caséine. Le processus global est influencé par plusieurs facteurs différents, tels que le pH ou la température.
La méthode conventionnelle de quantification d'une enzyme de coagulation du lait donnée utilise le lait comme substrat et détermine le temps écoulé avant l'apparition de caillots de lait. Cependant, la coagulation du lait peut avoir lieu sans la participation d'enzymes en raison de variations de facteurs physico-chimiques, tels qu'un pH bas ou une température élevée. Par conséquent, cela peut conduire à des résultats confus et non reproductibles, en particulier lorsque les enzymes ont une faible activité. En même temps, la méthode classique n'est pas assez spécifique, en termes de réglage du début précis de la gélification du lait, de sorte que la détermination des unités enzymatiques impliquées devient difficile et peu claire. De plus, bien qu'il ait été rapporté que l'hydrolyse de la κ-caséine suit une cinétique typique de Michaelis-Menten , il est difficile de le déterminer avec le test classique de coagulation du lait.
Pour pallier cela, plusieurs méthodes alternatives ont été proposées, telles que la détermination du diamètre du halo dans le lait gélifié en gélose, la mesure colorimétrique, ou la détermination du taux de dégradation de la caséine préalablement marquée soit avec un traceur radioactif, soit avec un composé fluorochrome . Toutes ces méthodes utilisent la caséine comme substrat pour quantifier les activités protéolytiques ou de coagulation du lait.
Dosage FTC-Κ-caséine
-caséine marquée avec le fluorochrome fluorescéine isothiocyanate ( FITC ) pour donner le dérivé de fluorescéine thiocarbamoyle ( FTC ). Ce substrat est utilisé pour déterminer l'activité de coagulation du lait des protéases.
La méthode FTC-κ-caséine permet des déterminations exactes et précises de la dégradation κ-caséinolytique, la première étape du processus de coagulation du lait. Cette méthode est le résultat d'une modification de celle décrite par SS Twining (1984). La principale modification consistait à remplacer le substrat précédemment utilisé ( caséine ) par de la κ-caséine marquée avec le fluorochrome fluorescéine isothiocyanate (FITC) pour donner le dérivé de fluorescéine thiocarbamoyle (FTC). Cette variation permet de quantifier les molécules de κ-caséine dégradées de manière plus précise et spécifique, en ne détectant que les enzymes capables de dégrader ces molécules. Cependant, la méthode décrite par Twining (1984) a été conçue pour détecter l'activité protéolytique d'une plus grande variété d'enzymes. La FTC-κ-caséine permet la détection de différents types de protéases à des niveaux où aucune coagulation du lait n'est encore apparente, démontrant sa sensibilité plus élevée par rapport aux procédures de dosage actuellement utilisées. Par conséquent, la méthode peut trouver une application en tant qu'indicateur lors de la purification ou de la caractérisation de nouvelles enzymes de coagulation du lait.
Remarques
Les références
- Ageitos, JM; Vallejo, juge d'instruction ; Poza, M. ; Villa, TG (2006). « Dosage de la fluorescéine thiocarbamoyl-kappa-caséine pour le test spécifique des protéases de la coagulation du lait » . Journal de la science laitière . 89 (10) : 3770-7. doi : 10.3168/jds.S0022-0302(06)72418-3 . PMID 16960051 .
- Carlson, Alfred ; Hill, Charles G; Olson, Norman F. (1987). « Cinétique de la coagulation du lait : I. La cinétique de l'hydrolyse de la caséine kappa en présence de désactivation enzymatique ». Biotechnologie et bio-ingénierie . 29 (5) : 582–9. doi : 10.1002/bit.260290507 . PMID 18576489 . S2CID 38359395 .
- Carlson, Alfred ; Hill, Charles G. ; Olson, Norman F. (1987). "Cinétique de la coagulation du lait : II. Cinétique de la phase secondaire : floculation des micelles". Biotechnologie et bio-ingénierie . 29 (5) : 590-600. doi : 10.1002/bit.260290508 . PMID 18576490 . S2CID 44397261 .
- Christen, GL (1987). "Une méthode rapide pour mesurer l'activité de la protéase dans le lait à l'aide de caséine radiomarquée" . Journal de la science laitière . 70 (9) : 1807-1814. doi : 10.3168/jds.S0022-0302(87)80218-7 . PMID 3117854 .
- Dalgleish, DG (1998). « Micelles de caséine en tant que colloïdes : structures de surface et stabilités » . Journal de la science laitière . 81 (11) : 3013–8. doi : 10.3168/jds.S0022-0302(98)75865-5 .
- Drøhse, Helle B. ; Foltmann, Bent (1989). « Spécificité des enzymes de coagulation du lait vis-à-vis de la caséine bovine ». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Structure des protéines et enzymologie moléculaire . 995 (3) : 221-4. doi : 10.1016/0167-4838(89)90039-3 . PMID 2495817 .
- Esteves, CVX; Lucey, juge d'instruction ; Wang, T.; Pires, EMV (2003). "Effet du pH sur les propriétés de gélification des gels de lait écrémé à base de coagulants végétaux et de chymosine" . Journal de la science laitière . 86 (8) : 2558-67. doi : 10.3168/jds.S0022-0302(03)73850-8 . PMID 12939079 .
- Holt, C. (1992). « Structure et stabilité des micelles de caséine bovine ». À Anfinsen, CB ; Richards, Frédéric M. ; Edsall, John T.; et al. (éd.). Avancées en chimie des protéines Volume 43 . Avancées en chimie des protéines. 43 . p. 63-151. doi : 10.1016/S0065-3233(08)60554-9 . ISBN 978-0-12-034243-3. PMID 1442324 .
- Horne, David S. (1998). « Interactions de caséine : jeter la lumière sur les boîtes noires, la structure des produits laitiers ». Revue Internationale de Laiterie . 8 (3) : 171–7. doi : 10.1016/S0958-6946 (98) 00040-5 .
- Hull, ME (1947). "Études sur les protéines du lait. II. Détermination colorimétrique de l'hydrolyse partielle des protéines du lait" . Journal de la science laitière . 30 (11) : 881-4. doi : 10.3168/jds.S0022-0302(47)92412-0 .
- Kobayashi, Hideyuki (2004). "Polyporopepsine". Dans Barrett, Alan J.; Woessner, J. Fred; Rawlings, Neil D. (éd.). Manuel des enzymes protéolytiques . pp. 111-5. doi : 10.1016/B978-0-12-079611-3.50035-5 . ISBN 978-0-12-079611-3.
- Kumosinski, TF ; Brown, EM ; Farrell, HM (1993). "Modélisation moléculaire tridimensionnelle des caséines bovines: une structure κ-caséine raffinée et à énergie réduite" . Journal de la science laitière . 76 (9) : 2507–20. doi : 10.3168/jds.S0022-0302(93)77586-4 . PMID 8227653 .
- Lucey, JA (2002). "Formation et propriétés physiques des gels de protéines de lait" . Journal de la science laitière . 85 (2) : 281-94. doi : 10.3168/jds.S0022-0302(02)74078-2 . PMID 11913691 .
- Lucey, juge d'instruction ; Johnson, moi ; Horne, DS (2003). "Révision invitée : Perspectives sur la base de la rhéologie et des propriétés de texture du fromage" . Journal de la science laitière . 86 (9) : 2725-43. doi : 10.3168/jds.S0022-0302(03)73869-7 . PMID 14507008 .
- Poza, M. ; Sieiro, C.; Carreira, L.; Barros-Velázquez, J.; Villa, TG (2003). « Production et caractérisation de la protéase de coagulation du lait de la souche 422 de Myxococcus xanthus ». Journal de microbiologie industrielle et de biotechnologie . 30 (12) : 691-8. doi : 10.1007/s10295-003-0100-y . PMID 14634834 . S2CID 23067478 .
- Rao, Mala B.; Vente de chars, Aparna M. ; Ghatge, Mohini S.; Deshpande, Vasanti V. (1998). "Aspects moléculaires et biotechnologiques des protéases microbiennes" . Revues de microbiologie et de biologie moléculaire . 62 (3) : 597-635. doi : 10.1128/MMBR.62.3.597-635.1998 . PMC 98927 . PMID 9729602 .
- Silva, SV; Malcata, FX (2005). « Identification partielle des peptides hydrosolubles libérés aux premiers stades de la protéolyse dans les systèmes stérilisés de type fromage ovin : Influence du type de coagulant et de démarreur » . Journal de la science laitière . 88 (6) : 1947-1954. doi : 10.3168/jds.S0022-0302(05)72870-8 . PMID 15905424 .
- Twining, Sally S. (1984). « Dosage de caséine marqué à l'isothiocyanate de fluorescéine pour les enzymes protéolytiques ». Biochimie analytique . 143 (1) : 30-4. doi : 10.1016/0003-2697(84)90553-0 . PMID 6442109 .
- Vasbinder, AJ; Rollema, SH; Bot, A.; de Kruif, CG (2003). « Mécanisme de gélification du lait influencé par la température et le pH ; Étudié par l'utilisation de micelles de caséine réticulées par la transglutaminase » . Journal de la science laitière . 86 (5) : 1556-1563. doi : 10.3168/jds.S0022-0302(03)73741-2 . PMID 12778566 .
- Walstra, Pieter (1979). « La voluminosité des micelles de caséine bovine et certaines de ses implications ». Journal de recherche laitière . 46 (2) : 317-23. doi : 10.1017/S0022029900017234 . PMID 469060 .