Cтраница 1
Протеиназы давно применяются в пищевой промышленности. Ранее ферменты для этих целей выделяли из животных и растений; сегодня их частично замещают протеазы микробов. Первым ферментом, нашедшим применение в промышленности, была а-амилаза ( такадиастаза) из Aspergillus oryzae, производство которой началось в 1890 г. Эти препараты содержали значительную примесь протеазы, и их рекомендовали использовать как средство, способствующее пищеварению. Отметим, что производство и поступление на рынок такого рода продуктов было весьма ограниченным вплоть до начала 60 - х годов, когда их стали использовать в составе детергентов. [1]
Протеиназы обладают сравнительно широкой специфичностью. Это значит, что они могут расщеплять разнообразные связи в молекулах протеинов; наиболее быстро разрываются вполне определенные связи в пептидных цепях, но, кроме того, они способны ( медленнее) разрушать и множество иных нехарактерных связей. Поэтому следует в каждом отдельном случае очень тщательно подбирать используемый протеиназный комплекс или комбинацию ферментов. Обычно пригодность избранной для данного использования ферментной системы можно определить при помощи специальных контрольных опытов. При правильном подборе ферментов и соответствующих условиях ( рН, температуре, времени действия и количествах фермента) большинство протеинов может быть расщеплено в желаемой степени: либо частично, ограниченным протеолизом, либо глубоким и полным - вплоть до отдельных аминокислот. [2]
Протеиназы, выделенные из растительных клеток, в большинстве случаев относятся к сульфгидрильному типу, активируются цистеином, глутатионом и другими восстановителями. Оптимальная зона их действия находится при слабокислом, нейтральном и слабощелочном значениях рН и во многом зависит от природы субстрата. Папаин проявляет широкую субстратную специфичность - катализирует гидролиз пептидов, амидов, эфиров и тиоэфиров. Значительно реже встречаются растительные протеиназы, не активируемые восстановителями. [3]
Протеиназы фракций 2а и 3 незначительно отличаются по аминокислотному составу. Сумма перечисленных аминокислот составляет около 65 % общего числа аминокислотных остатков в этих ферментах. Характерно полное отсутствие в протеиназах полуцистина [10], что указывает на вероятную стабилизацию молекул протеиназ нековалентными связями. [4]
Протеиназы ячменя, как и папаин, в зависимости от природы гидролизуемого белка могут проявлять свою активность при рНЗ 8; 6 3 и 8 6, в соответствии с чем их подразделяют на кислые, нейтральные и щелочные. При солодоращении наибольшую каталитическую активность проявляют кислые протеиназы, активаторами которых служат сулъфгидрильные соединения, содержащие группу - SH, цистин и восстановленный глютатион. В первые сутки проращивания зерна количество глютатиона значительно увеличивается, причем в зародыше более энергично, чем в эндосперме. В последующие сутки накопление глютатиона в зародыше происходит медленнее, но все время в зародыше его больше, чем в эндосперме. [5]
Микробные протеиназы сильно различаются по специфичности: одни приводят к пептидам, которые можно анализировать по Эд-ману, тогда как другие, обладающие низкой специфичностью, пригодны для получения коротких пептидов при определении положения дисульфидных связей ( см. разд. Их использование - возможный путь для определения перекрывающихся последовательностей, когда основным инструментом при получении фрагментов для анализа последовательности является трипсин. Ни один из этих ферментов не нашел широкого применения при изучении последовательности в белках в основном из-за того, что они не производятся промышленностью. Термолизин, который является термостабильной протеин азой из В. Он представляет собой эндопептидазу со специфичностью, близкой к карбоксипептидазе А - расщепляются пептидные связи, содержащие группы - NH - аминокислот с аро - - матическими или гидрофобными алифатическими боковыми группами. Поскольку этот фермент является эндопептидазой, то он не гидролизует концевые и близкие к концу полипептидной цепи остатки. Этот фермент хорош, когда необходимо идентифицировать перекрывающиеся фрагменты после того, как с помощью химо-трипсина получены главные фрагменты для анализа последовательности. [6]
Цистеиновые протеиназы [65] очень сходны с сериновыми. Объектом большинства работ служил папаин. Папаин состоит из одной полипептидной цепи почти того же размера ( 212 остатков), что и у химотрипсина, с характерной глубокой впадиной, содержащей участок связывания субстрата. Папаин инактивируется иодуксусной кислотой, которая, как известно, ал-килирует тиоловые группы. Так как шесть из семи остатков цис-теина фермента связаны в дисульфидные мостики, в реакции принимает участие единственная свободная HS-группа цистеина-25. Имеется убедительное доказательство образования ацилфермент-ного интермедиата: как и в случае химотрипсина, можно приготовить циннамоилпапаин. [7]
Тканевые протеиназы локализованы в основном в лизосомах, содержащих большой набор активных гидролаз, в том числе кислых протеиназ. Внутриклеточные протеиназы, гидролизующие белки в слабокислой области рН, называют катепсинами. Они отличаются оптимумом рН, субстратной специфичностью и рядом других свойств. [8]
Здесь протеиназы также используются весьма успешно. Среди всего разнообразия известных нам пищевых продуктов молоко является едва ли не наиболее полезным. Оно содержит в большом количестве белок ( казеин), который по его аминокислотному составу справедливо считают самым полноценным из белковых веществ, а также высококачественный жир, молочный сахар и другие ценные компоненты. Однако использование этого продукта затрудняется его крайней неустойчивостью, поэтому в нашей стране большое внимание уделяется различным способам его консервирования, из которых наиболее важный - изготовление сыра - характерное фермен-тологическое производство. [9]
Некоторые протеиназы разрушают апобелки нуклеотидсвязывающих ферментов. Задолго до того, как ученые выявили общие свойства нуклеотидсвязывающих белков [91], этими свойствами воспользовались другие существующие в природе агенты. Другой интересный пример представляет салицилат - соединение, которое встречается в некоторых растениях и которое образует действующее начало аспирина. Как в алгольдегидрогеназе [685], так и в аденилат-киназе [665] салицилат присоединяется в качестве ( слабого) ингибитора к функциональным группам, которые обычно используются для связывания аденозиновых остатков соответственно NAD и АТР. [10]
Некоторые протеиназы разрушают апобелки нуклеотидсвязывающих ферментов. Задолго до того, как ученые выявили общие свойства нуклеотидсвязывающих белков [91], этими свойствами воспользовались другие существующие в природе агенты. Другой интересный пример представляет салицилат - соединение, которое встречается в некоторых растениях и которое образует действующее начало аспирина. Как в алгольдегидрогеназе [685], так и в аденилат-киназе [665] салицилат присоединяется в качестве ( слабого) ингибитора к функциональным группам, которые обычно используются для связывания аденозиновых остатков соответственно NAD и АТР. [11]
Все протеиназы, по-видимому, идентичны [84], за исключением химо-эластаз, о сходстве которых с другими химотрипсиноподобными ферментами проназы пока сведений нет. [12]
Исследуемая протеиназа римопротелина по ряду свойств подобна трипсину животных, однако ее третичная структура стабилизована, по-видимому, главным образом нековалентными связями. [13]
Эффективно используются протеиназы в производстве крупяных изделий, различных пищевых продуктов из злаков. В результате частичного гидролиза ( модификации) содержащихся в них растительных белков улучшаются вкусовые качества этих изделий и их перевариваемость. Технологические процессы их выработки упрощаются, в частности, облегчается и ускоряется высушивание, причем, естественно, снижается количество затрачиваемой энергии. [14]
Прогревание инактивирует протеиназы грибов ( таким образом, белок не разрушается), однако не действует на РНКазы, что способствует разрушению РНК. [15]