Hidrólise de proteínas - uma visão geral (2024)

Estômago

O estômago produz ação agitada e inicia a hidrólise de proteínas e lipídios.Peptídeos, aminoácidos e ácidos graxos liberados neste processo sincronizam a liberação de suco pancreático e bile no intestino delgado.⁹Cerca de 2 L de suco gástrico é produzido todos os dias, contendo vários componentes importantes.¹¹O ácido clorídrico (secretado pelas células parietais) ativa a pepsinogênio para se converter em pepsina, o que torna mais absorvíveis alguns minerais (por exemplo, cálcio e ferro).Ele também cria um ambiente essencialmente estéril para prevenir o crescimento bacteriano.O muco forma um revestimento resistente a ácido e pepsina para o revestimento do estômago.A lipase gástrica secretada pela mucosa gástrica começa a hidrolisar os trigliceróis, produzindo 1,2-diacilgliceróis e ácidos graxos.O pH ideal da lipase gástrica é de cerca de 4, mas a enzima é ativa até pH 6 ou 6,5.¹²Vários hormônios GI, incluindo gastrina, somatostatina e grelina, também são produzidos por células dentro do estômago.¹³

Hidrólise de proteínas enzimáticas

Novos processos para a produção de petróleo com base em enzimáticohidrólise de proteínasestão sendo desenvolvidos e aplicados no setor.A hidrólise da proteína enzimática é baseada no uso de proteases comerciais para clivagem proteolítica de ligações peptídicas, facilitando a degradação do tecido peixe e liberação de petróleo.As vantagens do uso da hidrólise enzimática em comparação com o método de renderização úmida podem ser um produto proteico com melhores propriedades biológicas, digestíveis e funcionais.Além disso, o uso da temperatura de cozimento mais baixa (50-60° C) Comparado ao método de renderização úmida (90–95 ° C) pode fornecer um óleo de maior qualidade (baixo status de oxidação) e estabilidade.

Para o processamento de peixes inteiros e subprodutos por hidrólise enzimática, um estágio de hidrólise deve ser implementado após a picada o material.A reação pode ocorrer em um reator de tanque ou em um reator de tubo de mistura de parafusos.A matéria -prima picada aquecida é transferida para um tanque de hidrólise e misturada com água (geralmente na proporção de 1: 1) e enzimas proteolíticas comerciais (0,1-1wt% do peso da matéria -prima).A reação prossegue por 30 a 90 minutos (tempo de hidrólise), seguida pela inativação enzimática a 90 ° C por vários minutos.

Vários fatores podem influenciar o processo de hidrólise: tipo de substrato e propriedades, tipo de enzima e propriedades e condições de processamento, incluindo temperatura, pH, tempo de hidrólise e quantidade de água adicionada.Esses fatores são importantes para o rendimento e qualidade do produto e precisam ser controlados durante o processamento.

3 enzimas proteolíticas

As peptidases pancreáticas são secretadas como as proenzimas inativas (zimogênios), tripsinogênio, quimotripsinogênio e as procarboxipeptidases A e B. O tripsinogênio é convertido em tripsina ativa de duas maneiras.No pH alcalino, o tripsinogênio pode ser convertido autocataliticamente em tripsina.A enzima ativada é então capaz de converter mais zimogênio em enzima ativa.O tripsinogênio também pode ser ativado pela enzima enteroquinase, produzida pela mucosa duodenal.A última reação é altamente específica, pois a enterocinase ativará o tripsinogênio, mas não o quimotripsinogênio.O quimotripsinogênio, a proelastase e as procarboxipeptidases A e B são convertidas em enzimas ativas pela ação da tripsina.

As sequências de aminoácidos e outras características estruturais do tripsinogênio e quimotripsinogênio bovinas foram determinadas (Brown e Hartley, 1966;Hartleyet al., 1965;Hartley e Kauffman, 1966).A cadeia polipeptídica de tripsinogênio contém 229 resíduos de aminoácidos.A ativação do tripsinogênio ocorre com a hidrólise de uma única ligação peptídica localizada na posição 6 entre lisina e isoleucina.À medida que o hexapeptídeo C-terminal é liberado, a atividade enzimática aparece junto com uma estrutura helicoidal da molécula pai.O quimotripsinogênio A é composto por 245 resíduos de aminoácidos e possui numerosas semelhanças estruturais com o tripsinogênio.A ativação do quimotripsinogênio também ocorre com a clivagem de uma única ligação peptídica.

Digestão e absorção

Metabolismo do glúten no estômago

Embora a atividade proteolítica ocorra na cavidade oral, é geralmente aceito que a digestão significativa das proteínas no trato gastrointestinal começa no estômago.A fase gástrica dehidrólise de proteínasEnvolve a ação proteolítica da pepsina, que é secretada pelas células principais do estômago como precursor inativo chamado pepsinogênio.Esse zimogene é ativado pelo pH ácido no lúmen do estômago e pela hidrólise autocatalítica da forma ativa de pepsina.A pepsina é uma protease ácida que é otimamente ativa em condições ácidas.Portanto, a pepsina permanece ativa no lúmen do estômago e inicia a digestão das proteínas da dieta.Os produtos finais da ação da Pepsina nas proteínas são grandes polipeptídeos.^20,30No entanto, não são conhecidos detalhes sobre a hidrólise do glúten no estômago.Vários trabalhosEm vitromostraram que a pepsina de mamíferos exerce apenas uma ação proteolítica parcial no glúten da dieta.^31-33

Por outro lado, não há estudos que lidam com microbiota proteolítica no estômago humano.Embora pareça improvável que os microorganismos residentes no estômago tenham um papel importante no metabolismo do glúten devido à baixa população bacteriana, pensamos que a atividade funcional dessa microbiota deve ser estudada.O número de micróbios viáveis que podem ser recuperados do conteúdo do estômago é entre 10¹–10³Bactérias por grama, embora contagens mais altas possam ser obtidas após uma refeição devido ao aumento transitório do pH causado pela ação tampão dos alimentos.Essa população esparsa é uma conseqüência do baixo pH do estômago e do trânsito relativamente rápido do material através deste órgão (2 a 6 horas).^34,35No entanto, a microbiota do estômago é perfeitamente adaptada para viver nesse habitat severo, e proteínas dietéticas não digeridas, incluindo glúten, podem ser usadas como nutrientes.Assim, essa microbiota poderia desempenhar um papel importante na digestão de proteínas.

No entanto,Em vitroEstudos mostraram que o glúten é apenas parcialmente digerido no estômago e os peptídeos de glúten de alto peso molecular chegam ao intestino delgado.^33,36

Defeito metabólico

O defeito metabólico subjacente da cistinose é um acúmulo de cistina nos lisossomos.A cistina, o dissulfeto do aminoácido cisteína, é um subproduto do lisossômicohidrólise de proteínas, e é reduzido a cisteína no citoplasma.As hidrolases do lisossomo, responsáveis pela digestão das macromoléculas, têm atividade ideal em pH ácido e a acidificação do lúmen lisossômico é realizada pela presença de uma ATPase H⁺-Pumpo em sua membrana.A digestão hidrolítica passa a saída do lisossomo através de transportadores específicos de membrana para reciclagem metabólica.Um defeito em uma das hidrolases lisossômicas ou um dos transportadores pode resultar no acúmulo de uma macromolécula não degradante ou um subproduto da digestão, respectivamente.No caso da cistinose, é o transportador de cistina lisossômica que está com defeito, levando a um armazenamento anormal da cistina.É devido à sua baixa solubilidade que a cistina forma cristais à medida que sua concentração aumenta.

O local do armazenamento de cistina nos órgãos de crianças afetadas foi determinado como o lisossomo na década de 1960.Isso foi realizado por estudos diferenciais de centrifugação de leucócitos cistinóticos (Schneider et al 1967a) e fibroblastos (Schneider et al 1967b), que mostrou que a cistina custou com enzimas lisossômicas.Como se sabe que não existem sistemas de redução de cistina lisossômicos, sugeriu-se que o transporte de cistina lisossômica defeituoso era a causa provável do acúmulo de cistina.O apoio a essa hipótese ocorreu na década de 1980 de estudos realizados em lisossomos inteiros carregados artificialmente com altos níveis de cistina.Este trabalho mostrou que a cistina foi rapidamente perdida por lisossomos normais carregados artificialmente, enquanto não houve efluxo de cistina de lisossomos cistinóticos (Ignorante, Assim,Steinherz et al 1982).Além disso, esses estudos mostraram que o transporte de cistina deve ser mediado por transportadora porque o efluxo de cistina era saturável (Ignorante) e o contratransporte de cistina foi demonstrado em toda a membrana lisossômica (Ignorante)-Duas características do transporte mediado por operadora.Assim, tornou -se gradualmente aceito que o armazenamento lisossômico de cistina associado à cistinose foi devido a um transportador defeituoso da cistina fora do lisossomo.Além disso, esse transportador de cistina lisossômica desconhecido demonstrou ser indiretamente estimulado por MG-ATP (Ignorante, Assim,Jonas et al 1982, 1983, Assim,Greene et al 1987, Assim,Smith et al 1987b).

Fase gástrica

A digestão das proteínas começa com proteases gástricas, seguidas de proteases pancreáticas.Ao contrário das enzimas digestivas para CHO e lipídios, as proteases são secretadas como pró -enzimas que requerem conversão em sua forma ativa parahidrólise de proteínasocorrer.O ácido clorídrico gástrico desnatura a proteína e ativa a pepsinogênio para a pepsina.A pepsinogênio é secretada pelas células principais e atua como uma endopeptidase, quebrando ligações peptídicas dentro do polipeptídeo e deixando polipeptídeos mais curtos com um pequeno número de aminoácidos livres.Três isoenzimas de pepsina foram identificadas, todas ativas de maneira ideal a uma faixa de pH de 1 a 3. O meio alcalino duodenal inativa irreversivelmente pepsina.Tanto a pepsina quanto a produção e a secreção de ácido gástrico são estimuladas por gastrina, acetilcolina e histamina.³⁷A fase gástrica não parece crítica na quebra de proteínas, porque os pacientes com diminuição da produção de ácido e/ou gastrectomia não perdem necessariamente excessivamente a proteína.³⁸

Incorporação in vitro refletida Autêntica α-peptídeo Formação

Conforme discutido, a pergunta não respondida se a incorporação representou ou não a verdadeira integração de aminoácidos marcados nas cadeias polipeptídicas permaneceu por vários anos.Zamecnik e Keller atacaram esse problema sujeitando -se a proteínas de hidrólise ácida que foram isoladas após a incorporação de¹⁴C-Leucina.A medição de aminoácidos livres que foram liberados das proteínas progressivamente hidrolisadas revelaram cinética sobreposta de liberação de aminoácidos não marcados e de¹⁴C-Leucina (Fig. 8.6b).Cinética indistinguível semelhante foi monitorada para proteínas que foram duplamente rotuladas com ambos¹⁴C-leucina e¹⁴C-valina.⁵⁰Portanto, parecia que a incorporação de aminoácidos marcados pelo sistema livre de células poderia ser confiável como reflexo verdadeiro da assimilação do resíduo radioativo em proteína pela formação da ligação α-peptídeo.

Proteases causam ruptura folicular

Adamts-1 e catepsina L foram mostrados como alvos transcricionais de PGR, enquanto MMP2 e MMP9 não foram o alvo de PGR em camundongos durante a ovulação.Em Medaka, MMP2, MMP15 e inibidor do ativador do plasminogênio foram identificados como alvos de PGR, o que sugere que eles são diretamente responsáveis pela ruptura folicular nesses peixes (Takahashi conseguiu L., 2019).Curiosamente, os camundongos knockout para Adamts-1 apresentaram subfertilidade devido a deficiências na foliculogênese.No peixe -zebra, vários metaloproteases, incluindo Adam8b, MMP9 e Adamts9, foram considerados alvos a jusante de PGR (Liu et al., 2017).Esses resultados sugerem que é possível que várias proteases sejam necessárias para degradar diferentes tipos de proteínas da matriz, e o mesmo substrato pode ser direcionado por diferentes proteases durante a ovulação.

Além disso, serina protease 23, mmp2 e adam22 (um domínio desintegrina e metaloproteinase 22) também podem desempenhar um papel no processo de ovulação da truta (Crespo et al., 2015).Alterações dramáticas na expressão gênica de Adamts9 (uma desintegrina como e metaloproteinase com trombospondina tipo 1, membro 9), Adamts8b e MMP9 foram observadas nos folículos do peixe -zebra durante o ciclo ovulatório (Liu et al., 2017).As atividades de Plau1 e MMP em Medaka são controladas pelo inibidor do ativador de fibrinogênio-1 (PAI1) e inibidor do tecido da metaloproteinase 2B (TIMP2B), respectivamente (respectivamente (Takahashi conseguiu L., 2019).As proteínas de ovulação de salmão-1 e -2 (Top-1 e Top-2) são homólogas aos inibidores de protease de leucócitos de mamíferos e aumentam significativamente à medida que o tempo das se aproxima de ovulação.Serine Protease Inibidor da Família E Membro 1 (Serpina1) e Inibidor de Tecidos Metaloproteinase 2 (TIMP2) também são regulados durante a ovulação no peixe -zebra (Liu et al., 2017).Esses achados sugerem que a hidrólise das proteínas, juntamente com os inibidores intrínsecos de protease, desempenham um papel na degradação da matriz extracelular (ECM) da ruptura folicular durante a ovulação do teleostes (Takahashi conseguiu L., 2019).Em resumo, muitas perguntas sobre o complexo processo de ovulação nos teleósteos permanecem.Por exemplo, o mecanismo de ruptura do epitélio germinal não foi resolvido, e o mecanismo de hidrólise em duas etapas proposto em Medaka até agora não foi universalmente confirmado em teleostos.

Metabolismo de proteínas

Embora muitos outros estreptococos sejam auxotróficos,S. ThermophilusPossui genes que codificam as vias biossintéticas da maioria dos aminoácidos.Ainda assim, quanto a outro laboratório, um rápido crescimento deS. ThermophilusNo leite, requer a presença de um sistema proteolítico para degradar proteínas do leite em peptídeos que podem ser transportados para o citoplasma.Além disso, peptidases intracelulares que podem hidrolisar ainda mais os peptídeos em aminoácidos também devem estar presentes.

EmS. Thermophilus, Assim,hidrólise de proteínasé alcançado porMente, uma parede celular ancorou a proteinase codificada pelomenteGene cuja presença ou ausência é um dos principais determinantes da taxa de crescimento no leite.Não está claro o quão generalizado émente;Das cepas completamente sequenciadas, apenas o genoma LMD-9 contém esse gene.A descoberta recente, no entanto, quementeestava presente em 21 de 135 cepas relacionadas a laticínios, levaram à sugestão de que a disseminação desse gene entreS. Thermophilusestá em andamento e contribui para a aptidão desse organismo no leite.

Mais de 50 peptídeos são formados a partir de caseína por esta enzima.O transporte de peptídeos é mediado por meio de um transportador de oligopeptídeos que pertence à família de sistemas de transporte de cassetes de ligação ATP (ABC) e que compartilha a similaridade estrutural com o sistema AMI doS. pneumoniae.