Quimosina
| Quimosina | |||||||||
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 Estructura cristalina del complejo de quimosina bovina con el inhibidor CP-113972. [1] | |||||||||
| Identificadores | |||||||||
| N.º CE | 3.4.23.4 | ||||||||
| N.º CAS | 9001-98-3 | ||||||||
| Bases de datos | |||||||||
| IntEnz | Vista de IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Entrada de BRENDA | ||||||||
| Expasí | Vista de NiceZyme | ||||||||
| BARRIL | Entrada de KEGG | ||||||||
| MetaCiclo | vía metabólica | ||||||||
| PRIAMO | perfil | ||||||||
| Estructuras del PDB | RCSB AP APBE APSUMA | ||||||||
| Ontología genética | AmiGO / QuickGO | ||||||||
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La quimosina / ˈkɪməsɪn / o renina / ˈrɛnɪn / es una proteasa que se encuentra en el cuajo . Es una endopeptidasa aspártica perteneciente a la familia MEROPS A1. Es producida por animales rumiantes recién nacidos en el revestimiento del abomaso para cuajar la leche que ingieren , permitiendo una residencia más prolongada en los intestinos y una mejor absorción. Es ampliamente utilizada en la producción de queso .
Históricamente, la quimosina se obtenía extrayéndola de los estómagos de terneros sacrificados. Hoy en día, la mayor parte de la quimosina comercial que se utiliza en la producción de queso se produce de forma recombinante en Escherichia coli , Aspergillus niger var. awamori y Kluyveromyces lactis . [ cita requerida ]
Aparición
La quimosina se encuentra en una amplia gama de tetrápodos , [2] aunque se sabe que es producida por animales rumiantes en el revestimiento del abomaso . La quimosina es producida por las células principales gástricas en los mamíferos recién nacidos [3] para cuajar la leche que ingieren, lo que permite una residencia más prolongada en los intestinos y una mejor absorción. Las especies no rumiantes que producen quimosina incluyen cerdos, gatos, focas [4] y polluelos . [2]
Un estudio informó haber encontrado una enzima similar a la quimosina en algunos bebés humanos, [5] pero otros no han podido replicar este hallazgo. [6] Los humanos tienen un pseudogén para la quimosina que no genera una proteína, que se encuentra en el cromosoma 1. [4] [7] Los humanos tienen otras proteínas para digerir la leche, como la pepsina y la lipasa . [8] : 262
Además del linaje de primates que conduce a los humanos, algunos otros mamíferos también han perdido el gen de la quimosina. [2]
Reacción enzimática
La quimosina se utiliza para provocar la precipitación extensa y la formación de cuajada en la elaboración del queso . El sustrato nativo de la quimosina es la K-caseína , que se escinde específicamente en el enlace peptídico entre los residuos de aminoácidos 105 y 106, fenilalanina y metionina . [9] El producto resultante es fosfocaseinato de calcio. [ cita requerida ] Cuando se rompe el enlace específico entre los grupos hidrófobos (para-caseína) e hidrófilos ( glicopéptido ácido ) de la caseína , los grupos hidrófobos se unen y forman una red 3D que atrapa la fase acuosa de la leche.
Las interacciones de carga entre las histidinas de la kappa-caseína y los glutamatos y aspartatos de la quimosina inician la unión de la enzima al sustrato. [9] Cuando la quimosina no se une al sustrato, una horquilla beta, a veces denominada "la solapa", puede unirse con hidrógeno al sitio activo, cubriéndolo y no permitiendo una mayor unión del sustrato. [1]
Ejemplos
A continuación se enumeran el gen Cym de rumiantes y el pseudogén humano correspondiente:
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Quimosina recombinante
Debido a las imperfecciones y la escasez de cuajos microbianos y animales, los productores buscaron sustitutos. Con el desarrollo de la ingeniería genética, se hizo posible extraer genes productores de cuajo del estómago animal e insertarlos en ciertas bacterias , hongos o levaduras para hacer que produzcan quimosina durante la fermentación. [11] [12] El microorganismo genéticamente modificado se elimina después de la fermentación y la quimosina se aísla del caldo de fermentación, de modo que la quimosina producida por fermentación (FPC) utilizada por los productores de queso no contiene ningún componente o ingrediente GM. [13] La FPC contiene la misma quimosina que la fuente animal, pero producida de una manera más eficiente. Los productos FPC han estado en el mercado desde 1990 y se consideran la enzima ideal para la coagulación de la leche. [14]
El FPC fue la primera enzima producida artificialmente que fue registrada y permitida por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos . En 1999, aproximadamente el 60% del queso duro estadounidense se elaboraba con FPC [15] y tiene hasta el 80% de la participación de mercado mundial del cuajo. [16]
En 2008, aproximadamente entre el 80% y el 90% de los quesos fabricados comercialmente en los EE. UU. y Gran Bretaña se elaboraban utilizando FPC. [13] La quimosina producida por fermentación más utilizada se produce utilizando el hongo Aspergillus niger o utilizando Kluyveromyces lactis .
El FPC contiene únicamente quimosina B, [17] logrando un mayor grado de pureza en comparación con el cuajo animal. El FPC puede brindar varios beneficios al productor de queso en comparación con el cuajo animal o microbiano, como un mayor rendimiento de producción, mejor textura de la cuajada y menor amargor. [14]
Referencias
- ^ ab PDB : 1CZI ; Groves MR, Dhanaraj V, Badasso M, Nugent P, Pitts JE, Hoover DJ, Blundell TL (octubre de 1998). "Una estructura de resolución 2.3 A de quimosina complejada con un inhibidor de enlace reducido muestra que la aleta de horquilla beta del sitio activo se reorganiza en comparación con la estructura cristalina nativa" (PDF) . Ingeniería de proteínas . 11 (10): 833–40. doi : 10.1093/protein/11.10.833 . PMID 9862200.
- ^ abc Lopes-Marques M, Ruivo R, Fonseca E, Teixeira A, Castro LF (noviembre de 2017). "La pérdida inusual de quimosina en linajes de mamíferos es paralela a las estrategias de transferencia inmune neonatal". Filogenética molecular y evolución . 116 : 78–86. doi :10.1016/j.ympev.2017.08.014. PMID 28851538.
- ^ Kitamura N, Tanimoto A, Hondo E, Andrén A, Cottrell DF, Sasaki M, Yamada J (agosto de 2001). "Estudio inmunohistoquímico de la ontogenia de las células productoras de proquimosina y pepsinógeno en el abomaso de oveja". Anatomía, Histología, Embriología . 30 (4): 231–5. doi :10.1046/j.1439-0264.2001.00326.x. PMID 11534329. S2CID 7552821.
- ^ ab Staff, Base de datos de herencia mendeliana en línea en el hombre (OMIM). Última actualización el 21 de febrero de 1997 Pseudogen de quimosina; proquimosina CYMP, incluida en la OMIM
- ^ Henschel MJ, Newport MJ, Parmar V (1987). "Proteasas gástricas en el lactante humano". Biología del neonato . 52 (5): 268–72. doi :10.1159/000242719. PMID 3118972.
- ^ Szecsi PB, Harboe M (2013). "Capítulo 5: Quimosina". En Rawlings ND, Salvesen G (eds.). Manual de enzimas proteolíticas . Vol. 1. págs. 37–42. doi :10.1016/B978-0-12-382219-2.00005-3.
- ^ Fox PF (28 de febrero de 1999). Queso: química, física y microbiología. Springer. ISBN 9780834213388.
- ^ Sanderson IR, Walker WA (1999). Desarrollo del tracto gastrointestinal. Hamilton, Ontario: BC Decker. ISBN 978-1-55009-081-9.
- ^ ab Gilliland GL, Oliva MT, Dill J (1991). "Implicaciones funcionales de la estructura tridimensional de la quimosina bovina". Estructura y función de las proteinasas aspárticas . Avances en medicina y biología experimental. Vol. 306. págs. 23–37. doi :10.1007/978-1-4684-6012-4_3. ISBN 978-1-4684-6014-8. Número de identificación personal 1812710.
- ^ PDB : 4CMS ; Newman M, Safro M, Frazao C, Khan G, Zdanov A, Tickle IJ, et al. (octubre de 1991). "Análisis de rayos X de proteinasas aspárticas. IV. Estructura y refinamiento a una resolución de 2,2 A de la quimosina bovina". Journal of Molecular Biology . 221 (4): 1295–309. doi :10.1016/0022-2836(91)90934-X. PMID 1942052.
- ^ Emtage JS, Angal S, Doel MT, Harris TJ, Jenkins B, Lilley G, Lowe PA (junio de 1983). "Síntesis de proquimosina de ternera (prorenina) en Escherichia coli". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 80 (12): 3671–5. Bibcode :1983PNAS...80.3671E. doi : 10.1073/pnas.80.12.3671 . PMC 394112 . PMID 6304731.
- ^ Harris TJ, Lowe PA, Lyons A, Thomas PG, Eaton MA, Millican TA, et al. (abril de 1982). "Clonación molecular y secuencia de nucleótidos de ADNc que codifica preproquimosina de ternera". Nucleic Acids Research . 10 (7): 2177–87. doi :10.1093/nar/10.7.2177. PMC 320601 . PMID 6283469.
- ^ ab "Quimosina". GMO Compass. Archivado desde el original el 26 de marzo de 2015. Consultado el 3 de marzo de 2011 .
- ^ Licenciado en Derecho (2010). Tecnología de la elaboración de queso. Reino Unido: Wiley-Blackwell. pp. 100-101. ISBN 978-1-4051-8298-0.
- ^ "Biotecnología alimentaria en los Estados Unidos: ciencia, regulación y problemas". Departamento de Estado de los Estados Unidos . Consultado el 14 de agosto de 2006 .
- ^ Johnson ME, Lucey JA (abril de 2006). "Principales avances tecnológicos y tendencias en el queso". Journal of Dairy Science . 89 (4): 1174–8. doi : 10.3168/jds.S0022-0302(06)72186-5 . PMID 16537950.
- ^ Las quimosinas bovinas A y B difieren en un residuo de aminoácido. Probablemente se trate de una variante aléica, según Uniprot:P00794. Las dos isoformas tienen una actividad catalítica idéntica, por lo que cualquier mejora en el producto se debe a la eliminación de otras impurezas.
Lectura adicional
- Foltmann B (1966). "Una revisión sobre prorrenina y renina". Cuentas-Rendus des Travaux du Laboratoire Carlsberg . 35 (8): 143–231. PMID 5330666.
- Visser S, Slangen CJ, van Rooijen PJ (junio de 1987). "Sustratos peptídicos para la quimosina (renina). Sitios de interacción en secuencias relacionadas con la kappa-caseína ubicados fuera de la región del hexapéptido (103-108) que encaja en la hendidura del sitio activo de la enzima". The Biochemical Journal . 244 (3): 553–8. doi :10.1042/bj2440553. PMC 1148031 . PMID 3128264.
Enlaces externos
- Base de datos en línea MEROPS para peptidasas y sus inhibidores: A01.006
