La Κ-caseína , o kappa caseína , es una proteína de la leche de mamíferos implicada en varios procesos fisiológicos importantes. La quimosina (que se encuentra en el cuajo ) divide la K-caseína en un péptido insoluble (para kappa-caseína) y un glicomacropéptido (GMP) soluble en agua. El GMP es responsable de una mayor eficiencia de la digestión, la prevención de la hipersensibilidad del recién nacido a las proteínas ingeridas y la inhibición de los patógenos gástricos. [1] El gen humano de la κ-caseína es CSN3 .
Las caseínas son una familia de fosfoproteínas ( αS1 , αS2, β , κ) que representan casi el 80% de las proteínas de la leche bovina [3] y que forman agregados solubles conocidos como "micelas de caseína" en las que las moléculas de κ-caseína estabilizan la estructura. Existen varios modelos que explican la conformación espacial de la caseína en las micelas. [4] Uno de ellos propone que el núcleo micelar está formado por varias submicelas, cuya periferia está formada por microvellosidades de κ-caseína [5] [6] Otro modelo sugiere que el núcleo está formado por fibrillas interconectadas de caseína. [7] Finalmente, el modelo más reciente [8] propone un doble enlace entre las caseínas para que se produzca la gelificación. Los tres modelos consideran las micelas como partículas coloidales formadas por agregados de caseína envueltos en moléculas solubles de κ-caseína. Las proteasas coagulantes de la leche actúan sobre la porción soluble, la κ-caseína, originando así un estado micelar inestable que resulta en la formación de coágulos. [9]
La quimosina (EC 3.4.23.4) es una proteasa aspártica que hidroliza específicamente el enlace peptídico en Phe105-Met106 de la κ-caseína y se considera la proteasa más eficiente para la industria quesera . [10] Sin embargo, existen proteasas de coagulación de la leche capaces de escindir otros enlaces peptídicos en la cadena de κ-caseína, como la endotiapepsina producida por Endothia parasitica . [11] También existen varias proteasas coagulantes de la leche que, siendo capaces de escindir el enlace Phe105-Met106 en la molécula de κ-caseína, también escinden otros enlaces peptídicos en otras caseínas, como las producidas por Cynara cardunculus [6] [12 ] [13] o incluso quimosina bovina. [14] Esto permite la fabricación de diferentes quesos con una variedad de propiedades reológicas y organolépticas.
El proceso de coagulación de la leche consta de tres fases principales: [15]
Cada paso sigue un patrón cinético diferente , siendo el paso limitante en la coagulación de la leche la tasa de degradación de la κ-caseína. El patrón cinético del segundo paso del proceso de coagulación de la leche está influenciado por la naturaleza cooperativa de la floculación micelar, [16] [13] mientras que las propiedades reológicas del gel formado dependen del tipo de acción de las proteasas, el tipo de leche y los patrones de proteólisis de la caseína. [13] El proceso general está influenciado por varios factores diferentes, como el pH o la temperatura. [12] [9]
La forma convencional de cuantificar una determinada enzima coagulante de la leche [17] emplea leche como sustrato y determina el tiempo transcurrido antes de la aparición de los coágulos de leche. Sin embargo, la coagulación de la leche puede tener lugar sin la participación de enzimas debido a variaciones en factores fisicoquímicos, como el pH bajo o la temperatura alta. [6] [3] [9] En consecuencia, esto puede conducir a resultados confusos e irreproducibles, particularmente cuando las enzimas tienen baja actividad. Al mismo tiempo, el método clásico no es lo suficientemente específico en términos de establecer el inicio preciso de la gelificación de la leche, de modo que la determinación de las unidades enzimáticas implicadas resulta difícil y poco clara. Además, aunque se ha informado que la hidrólisis de la κ-caseína sigue la cinética típica de Michaelis-Menten , [15] es difícil determinarlo con el ensayo clásico de coagulación de la leche.
Para superar esto, se han propuesto varios métodos alternativos, como la determinación del diámetro del halo en leche gelificada con agar, [17] la medición colorimétrica, [18] o la determinación de la tasa de degradación de la caseína previamente marcada con un trazador radiactivo [ 19] o un compuesto de fluorocromo . [20] Todos estos métodos utilizan caseína como sustrato para cuantificar las actividades proteolíticas o de coagulación de la leche.
Κ-caseína marcada con el fluorocromo isotiocianato de fluoresceína ( FITC ) para producir el derivado de tiocarbamoilo de fluoresceína ( FTC ). Este sustrato se utiliza para determinar la actividad de las proteasas coagulantes de la leche. [21]
El método FTC-κ-caseína permite determinaciones exactas y precisas de la degradación κ-caseinolítica, el primer paso en el proceso de coagulación de la leche. Este método es el resultado de una modificación del descrito por SS Twining (1984). La principal modificación fue sustituir el sustrato previamente utilizado ( caseína ) por κ-caseína marcada con el fluorocromo isotiocianato de fluoresceína (FITC) para producir el derivado de tiocarbamoilo de fluoresceína (FTC). Esta variación permite cuantificar las moléculas de κ-caseína degradadas de forma más precisa y específica, detectando únicamente aquellas enzimas capaces de degradar dichas moléculas. Sin embargo, el método descrito por Twining (1984) fue diseñado para detectar la actividad proteolítica de una variedad considerablemente mayor de enzimas. La FTC-κ-caseína permite la detección de diferentes tipos de proteasas en niveles en los que aún no es evidente la coagulación de la leche, lo que demuestra su mayor sensibilidad con respecto a los procedimientos de ensayo utilizados actualmente. Por lo tanto, el método puede encontrar aplicación como indicador durante la purificación o caracterización de nuevas enzimas coagulantes de la leche.