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quimosina

La quimosina / ˈk aɪ mə sɪ n / o rennin / ˈr ɛ n ɪ n / es una proteasa que se encuentra en el cuajo . Es una endopeptidasa aspártica perteneciente a la familia MEROPS A1. Lo producen los 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 muy utilizado en la producción de queso .

Históricamente, la quimosina se obtenía extrayéndola del estómago de terneros sacrificados. Hoy en día, la mayor parte de la quimosina comercial utilizada en la producción de queso se produce de forma recombinante en E. coli , Aspergillus niger var awamori y K. lactis .

Ocurrencia

La quimosina se encuentra en una amplia gama de tetrápodos , [2] aunque se sabe que la producen los animales rumiantes en el revestimiento del abomaso . La quimosina es producida por las células principales del estómago 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 logrado replicar este hallazgo. [6] Los seres humanos tienen un pseudogén para la quimosina que no genera una proteína y se encuentra en el cromosoma 1 . [4] [7] Los humanos tenemos otras proteínas para digerir la leche, como la pepsina y la lipasa . [8] : 262 

Además del linaje de primates que condujo a los humanos, algunos otros mamíferos también han perdido el gen de la quimosina. [2]

Reacción enzimática

La quimosina se utiliza para provocar una gran precipitación y 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, la fenilalanina y la metionina . [9] El producto resultante es fosfocaseinato de calcio. [ cita necesaria ] Cuando se rompe el enlace específico entre los grupos hidrofóbicos (paracaseína) e hidrofílicos ( glucopéptido ácido ) de la caseína , los grupos hidrofóbicos 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 formar enlaces de hidrógeno con el 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:

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, fue posible extraer genes productores de cuajo del estómago de los animales e insertarlos en ciertas bacterias , hongos o levaduras para que produzcan quimosina durante la fermentación. [11] [12] El microorganismo genéticamente modificado muere después de la fermentación y la quimosina se aísla del caldo de fermentación, de modo que la quimosina producida por la fermentación (FPC) utilizada por los productores de queso no contiene ningún componente o ingrediente transgénico. [13] El FPC contiene la misma quimosina que la fuente animal, pero se produce 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]

La FPC fue la primera enzima producida artificialmente registrada y autorizada por la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU . En 1999, alrededor del 60% del queso duro estadounidense se elaboraba con FPC [15] y tiene hasta el 80% de la cuota de mercado mundial de cuajo. [dieciséis]

En 2008, aproximadamente entre el 80% y el 90% de los quesos elaborados comercialmente en Estados Unidos y Gran Bretaña se elaboraban con FPC. [13] La quimosina producida por fermentación más utilizada se produce utilizando el hongo Aspergillus niger o utilizando Kluyveromyces lactis .

El FPC contiene sólo quimosina B, [17] logrando un mayor grado de pureza en comparación con el cuajo animal. El FPC puede ofrecer varios beneficios al productor de queso en comparación con el cuajo animal o microbiano, como un mayor rendimiento de producción, una mejor textura de la cuajada y un menor amargor. [14]

Referencias

  1. ^ 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 el colgajo en horquilla beta del sitio activo se reordena en comparación con la estructura cristalina nativa" (PDF) . Ingeniería de proteínas . 11 (10): 833–40. doi : 10.1093/proteína/11.10.833 . PMID  9862200.
  2. ^ 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.
  3. ^ 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.
  4. ^ ab Staff, Base de datos en línea de herencia mendeliana en el hombre (OMIM). Última actualización el 21 de febrero de 1997 Pseudogén de quimosina; CYMP proquimosina, incluida en el OMIM
  5. ^ 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.
  6. ^ 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.
  7. ^ Fox PF (28 de febrero de 1999). Queso: Química, Física y Microbiología. Saltador. ISBN 9780834213388.
  8. ^ Sanderson IR, Walker WA (1999). Desarrollo del tracto gastrointestinal. Hamilton, Ontario: BC Decker. ISBN 978-1-55009-081-9.
  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 Experimentales. vol. 306, págs. 23–37. doi :10.1007/978-1-4684-6012-4_3. ISBN 978-1-4684-6014-8. PMID  1812710.
  10. ^ AP : 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 resolución 2,2 A de quimosina bovina". Revista de biología molecular . 221 (4): 1295–309. doi :10.1016/0022-2836(91)90934-X. PMID  1942052.
  11. ^ 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. Código bibliográfico : 1983PNAS...80.3671E. doi : 10.1073/pnas.80.12.3671 . PMC 394112 . PMID  6304731. 
  12. ^ Harris TJ, Lowe PA, Lyons A, Thomas PG, Eaton MA, Millican TA, et al. (Abril de 1982). "Clonación molecular y secuencia de nucleótidos del ADNc que codifica la preproquimosina de ternera". Investigación de ácidos nucleicos . 10 (7): 2177–87. doi :10.1093/nar/10.7.2177. PMC 320601 . PMID  6283469. 
  13. ^ ab "Quimosina". Brújula OGM. Archivado desde el original el 26 de marzo de 2015 . Consultado el 3 de marzo de 2011 .
  14. ^ ab Derecho Licenciatura (2010). Tecnología de elaboración del queso. Reino Unido: Wiley-Blackwell. págs. 100-101. ISBN 978-1-4051-8298-0.
  15. ^ "Biotecnología alimentaria en los Estados Unidos: ciencia, regulación y cuestiones". Departamento de estado de los Estados Unidos . Consultado el 14 de agosto de 2006 .
  16. ^ Johnson ME, Lucey JA (abril de 2006). “Grandes avances tecnológicos y tendencias en queso”. Revista de ciencia láctea . 89 (4): 1174–8. doi : 10.3168/jds.S0022-0302(06)72186-5 . PMID  16537950.
  17. ^ Las quimosinas A y B bovinas se diferencian en un residuo de aminoácido. Probablemente se trate de una variante aléica, según Uniprot:P00794. Las dos isoformas tienen idéntica actividad catalítica, por lo que cualquier mejora en el producto se debe a la eliminación de otras impurezas.

Otras lecturas

enlaces externos