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

Modèle de surface moléculaire de la K-Caséine

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

En liaison rouge/bleu Phe105-Met106 de la caséine

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 :

  1. Dégradation enzymatique de la κ-caséine.
  2. Floculation micellaire.
  3. 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

Isothiocyanate de fluorescéine

-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

Liens externes