Протеолитические ферменты и их белковые ингибиторы из зерна тритикале

Известно, что протеолитические ферменты играют значительную роль в различных физиологических процессах: деградации запасных белков, в посттрансляционном процессинге белков, активации неактивных предшественников физиологически активных белков и пептидов, участвуют в процессах секреции, транспорта, адаптации клеточного метаболизма к изменениям внешней среды, в осуществлении защитных функций. Наряду с причинами физиологического характера интерес к протеолитическим ферментам обусловлен еще и тем, что они являются удобным объектом для изучения структуры белков, активных центров ферментов, механизмов регуляции ферментативной активности, других важных вопросов энзимологии и белковой химии. С практической точки зрения интерес к протеолитическим ферментам связан с их непосредственным участием в процессах, протекающих при хранении и переработке растительного сырья, а также применением препаратов протеаз в различных отраслях: сельском хозяйстве, пищевой промышленности, медицине. На современном этапе приоритетами любой пищевой технологии является сохранение нативных свойств биологически ценных компонентов сырья, обладающих лечебно-профилактическими свойствами, и модификация пищевого сырья, в том числе и растительного, с целью получения компонентов с определенными технологическими и функциональными свойствами. В настоящее время наибольшее распространение получили методы ферментативной модификации зернового сырья с использованием микробных ферментных препаратов протеолитического и целлюлолитичесого действия. В то же время исследование собственных протеолитических ферментов, их выделение и очистка, с целью их применения для модификации эндогенных белков, к которым они проявляют наибольшее сродство, представляется весьма интересной задачей, в плане использования всего биопотенциала зерна и “экологичности” получаемых продуктов. Такое исследование неразрывно сопряжено с изучением белковых ингибиторов протеиназ, которые традиционно рассматривались лишь как антиалиментарные компоненты сырья и пищевых продуктов, но представляют исключительный интерес как фактор регуляции процесса протеолиза, не только in vivo, но и in vitro. В статье приведены экспериментальные данные по выделению, частичной очистке и характеристике протеолитических ферментов зерна тритикале, действующих в кислой нейтральной и щелочной областях рН. Показано, что кислые и нейтральные протеиназы зерна тритикале являются ферментами тиолового типа, поскольку активируются цистеином и ингибируются п-хлормеркурий бензоатом - специфическим ингибитором тиоловых ферментов. Щелочные протеиназы относятся к сериновым протеиназам, поскольку ингибируются специфическими ингибиторами сериновых ферментов - диизопропил-фторфосфатом и фенилметилсульфонилфторидом. Методом гель-хроматографии определена молекулярная масса протеиназ зерна тритикале: кислые - 75000 Да, нейтральные - 250000 Да, щелочные - 50000 Да. Предложена схема выделения и очистки белковых ингибиторов эндогенных протеиназ из зерна тритикале. Показана их способность подавлять активность собственных протеиназ и трипсина. Методом гель-хроматографии проведено разделение ингибиторов трипсина и щелочных протеиназ тритикале (с молекулярной массой 30000 ÷ 35000 Да) и ингибиторов кислых и нейтральных протеиназ тритикале (с молекулярной массой 15000 ÷ 20000 Да). Частично очищенных препараты протеиназ и их белковых ингибиторов, полученные по предложенным схемам в дальнейшем могут быть использованы для ферментативной модификации растительных белков и регуляции процессов протеолиза в различных пищевых технологиях, использующих зерновое сырье.

зерно тритикале, протеолитические ферменты, белковые ингибиторы, выделение, очистка, гель-хроматография

1. Асатулоев И. А., Карпиленко Г. П., Витол И. С. Белковые ингибиторы протеаз из семян нута // Хлебопродукты. 2008. № 1. С. 58-59.

2. Браудо Е. Е., Даниленко А. И., Дианова В. Т., Кроха Н. Г. Альтернативные подходы к получению растительных белковых продуктов / в кн.: Растительный белок: новые перспективы (под ред. Е.Е. Браудо). М.: Пищепромиздат, 2000. С. 6-23.

3. Витол И. С., Кандроков Р. Х., Стариченков А. А., Коваль А. И., Жильцова Н. С. Белково-протеиназный комплекс зерна тритикале // Хранение и переработка сельхозсырья. 2015. № 8. С. 36-39.

4. Витол И. С., Мелешкина Е. П., Карпиленко Г. П. Биоконверсия тритикалевых отрубей с использованием ферментных препаратов целлюлолитического и протеолитического действия // Хранение и переработка сельхозсырья. 2016. № 10. С. 35-38.

5. Витол И. С., Мелешкина Е. П., Карпиленко Г. П. Функциональные свойства модифицированных продуктов переработки зерна тритикале // Хранение и переработка сельхозсырья. 2017. № 2. С. 27-29.

6. Исламов Р. А., Хакимжанов А. А., Фурсов О. В. Выделение ингибиторов сериновых протеаз и амилаз из зерна пшеницы // Биотехнология. Теория и практика. 2004. № 4. С.117-122.

7. Исламов Р. А., Хакимжанов А. А., Фурсов О. В. Ингибитор трипсина из зерна пшеницы, выделенный аффинной хроматографией на трипсин-сефарозе // Биотехнология. Теория и практика. 2005. № 2. С. 71-75.

8. Meleshkina E. P., Pankratov G. N., Vitol I. S., Kandrokov R. H., Tulyakov D. G. Innovative Trends in the Development of Advanced Triticale Grain Processing Technology // Foods and Raw Materials. 2017. Vol.5. № 2. P. 70-82. DOI: 10.21179/2308-4057-2017-2-70-82.

9. Мосолов В. В. Белковые ингибиторы как регуляторы процессов протеолиза. М.: Наука, 1983. 40 с.

10. Нечаев А. П., Траубенберг С. Е., Кочеткова А. А., Колпакова В. В., Витол И. С., Кобелева И. Б. Пищевая химия. Лабораторный практикум. СПб.: ГИОРД, 2006. 304 с.