Пептиды, обладающие вкусом

Аспартам — искусственный подсластитель, заменитель сахара (пищевая добавка E951). Соединение двух аминокислот (дипептид) — аспарагиновой и фенилаланина.

Аспартам приблизительно в 200 раз слаще сахара. Аспартам разрушается при 30 градусах, поэтому он не пригоден для подслащивания продуктов, подвергаемых термообработке.

Тауматин и монеллин. Сейчас во всём мире думают над созданием заменителей сахара, который при большом потреблении далеко не безвреден для организма. Поэтому тауматин - природный продукт, не требующий специальных токсикологических испытаний, - привлёк пристальное внимание: ведь ничтожные его добавки в кондитерские изделия позволяют просто исключить использование сахара. Учёные решили, что получать тауматин проще и выгоднее не из естественного источника, а микробиологическим синтезом с помощью бактерий, в которые введён ген тауматина. И эту работу выполнили, введя этот ген во всё ту же кишечную палочку. Сейчас пока заменитель сахара тауматин (под названием «талин») производят из природного источника, но не за горами и его микробиологическое производство.

Монелин. Белок, построенный из двух полипептидных цепей, содержащих соответственно 50 и 44 остатка аминокислот. Источник — ягода Dioscoreophyllum cumminsii (Африка). В 1500—3000 раз слаще сахарозы. Стабилен при рН 2—9. При нагревании, особенно при других значениях рН, неустойчив и теряет сладкий вкус.

Тауматин (Е957). Подсластитель, усилитель вкуса и аромата. Белковый продукт, выделенный из плодов Thaumatococus danielli — растения, произрастающего в Западной Африке. Самое сладкое из известных природных веществ. Слаще сахарозы в 1600—2500 раз. Определяющим фактором сладкого вкуса служит четвертичная структура белка. Влияние температуры на степень сладости белка неоднозначно и зависит от рН среды, наличия солей и кислорода. Очень сильное влияние на степень сладости тауматинов оказывает присутствие в его молекуле ионов алюминия. Ионный аддукт таумин-алюминий обладает сладостью, в 3500 раз превышающей сладость сахарозы, К_сл=3500.

Сладкий вкус тауматина ощущается с некоторым запозданием, но остается надолго. При использовании тауматана для выпечки и жарения его сладость ослабевает, но эффект, усиливающий аромат, остается без изменения.

В природе встречаются также горькие пептиды. Например при протеолизе казеина образуюется горький гептапептид, не уступающий по вкусу хинину.

Проникающие пептиды

проникающие пептиды - пептиды, способные проникать в клетку, выделены из белков различных организмов от вирусов (ВИЧ-1, герпеса, гриппа) до позвоночных (кайман). В этих организмах они выполняют разнообразные функции. По физико-химическим свойствам проникающие пептиды можно разделить на две группы – гидрофобные (FGF гликопротеина саркомы Капоши, gp41 гликопротеина ВИЧ-1 и Ig(v) легкой цепи иммуноглобулина каймана) и амфифильные (Hel 11-7 гемаглютинина вируса гриппа, TAT, VP22 и pANTP). Длина таких пептидов колеблется от 11 до 30 аминокислот. Анализ аминокислотных последовательностей проникающих пептидов не выявил их гомологии, однако было замечено, что в них почти всегда присутствует несколько молекул аргинина. Обнаружение такой закономерности позволило ряду исследователей рассматривать интернализацию как свойство пептидов богатых аргинином. Однако позднее были синтезированы аминокислотные последовательности, не содержащие аргинина, но обладающие способностью проникать через цитоплазматические мембраны. Механизм транспорта проникающих пептидов через клеточную мембрану в настоящее время не понятен. Однако известно, что он происходит без участия мембранных белков, практически не зависит от характера экспрессии углеводов и энергетически независим. Некоторые проникающие пептиды (ТАТ, VP22) способны проникать через внутриклеточные мембраны и накапливаться в ядре клетки. Экспериментально доказано, что проникающие пептиды с одинаковой эффективностью пенетрируют в клетки разных типов, и даже способны преодолевать гистогематические барьеры у млекопитающих.

Антимикробные пептиды

Это относительно короткие молекулы (в среднем порядка 30–40 аминокислот), способные убивать клетки микроорганизмов. Антимикробные пептиды служат первичной мерой защиты от патогенов и задействованы в системе врожденного иммунитета. На сегодняшний день охарактеризовано более 800 таких пептидов. Они включают в себя молекулы из многих тканей и типов клеток беспозвоночных, позвоночных, растений и грибов; некоторые хемокины, цитокины, нейропептиды, нейрогормоны и фрагменты белков. Также ряд пептидов производится собственно микроогранизмами. Например, Lactococcus casea, молочнокислые бактерии — популярная добавка ко всяким «иммунизирующим» йогуртам, — продуцируют высокоактивный пептид низин.

Несмотря на огромное разнообразие, на основании структурной организации антимикробные пептиды можно разделить на несколько групп:

1. линейные α-спиральные пептиды (напр., магаинин, меллитин, цекропин);

2. пептиды, богатые определенной аминокислотой, напр., гистидином или пролином;

3. пептиды, имеющие сложную пространственную организацию, содержащие дисульфидные мостики, тиоэфирные циклы и др. К ним относятся дефензины, протегрины и лантибиотики — высокоактивные бактериальные пептиды

Тем не менее, для большинства таких пептидов характерно несколько общих черт: высокий положительный заряд (+2 ÷ +9), пространственное разделение гидрофобных и гидрофильных участков молекулы (амфифильность). Амфифильность является важной особенностью антимикробных пептидов, которая обеспечивает возможность одновременно выгодно взаимодействовать с гидрофобным ядром липидной мембраны и полярным окружением (например, с водой).

Механизмы действия

Выделяют два основных типа воздействия антимикробных пептидов на клетки: ингибирование метаболитических процессов или нарушение целостности клеточной мембраны. Большинство антимикробных пептидов вызывают гибель клетки по второму механизму. Лишь для некоторых пептидов показано действие по первому типу, среди них лантибиотики, которые селективно связываются с предшественником бактериальной стенки. Для того, чтобы достигнуть плазматической бактериальной мембраны, пептиды предварительно должны преодолеть несколько слоев клеточной стенки. В случае грам-отрицательных бактерии она состоит из внешней липополисахаридной мембраны и пептидогликанового слоя. У грам-положительных бактерий внешняя мембрана отсутствует, однако пептидогликановый слой развит гораздо сильнее. Пептиды обычно беспрепятственно достигают плазматической мембраны, и именно ее разрушение приводит гибели клетки.

Перспективы использования антимикробных пептидов в медицине

Несмотря на то, что для антимикробных пептидов характерно довольно высокие действующие концентрации (~10−7÷10−6 моль, 10−9 моль у лантибиотиков) и низкая селективность, они обладают некоторыми преимуществами: способность быстро убивать клетки-мишени, широкий спектр действия, активность в отношении штаммов, резистентных к другим антибиотикам, а также относительная трудность в развитии устойчивости. Поскольку некоторые антимикробные пептиды обладают цитотоксическим эффектом (действуют на эукариотические клетки), наиболее эффективно они могут быть использованы при лечении заболеваний наружных покровов, слизистых — без введения в кровь пациента. На сегодняшний день такие пептиды активно используются для создания новых лекарственных препаратов. Наиболее успешным примером, является циклический пептидный антибиотик рамопланин, который уже находится на стадии клинических испытаний для лечения инфекционных заболеваний дыхательных путей. Также показано, что ингаляции смеси, содержащей антимикробные пептиды, являются эффективными в терапии туберкулеза.

Все это позволяет рассматривать описанные выше молекулы в качестве основы для создания эффективных лекарств, особенно на фоне снижения потенциала обычных антибиотиков.

Лактоферрин (Lf)

Lf представляет собой белок трансферринового семейства железосвязывающих белков с м.м 80 kDа. Впервые Lf был изолирован из грудного молока. Этот белок является важной составляющей иммунной системы. Lf связывает железо и способен влиять на активность ферментов: ДНКазы, РНКазы, АТФазы, фосфатазы, и гидролиз мальто-олигосахаридов. Кроме того, что Lf является естественным антибактериальным, антигрибковым и антивирусным белком, обладает антиоксидантными и иммуномодулирующими свойствами, поддерживает микробаланс в гастро-интестинальной системе. Lf секретируется нейтрофилами в норме и при воспалении. Концентрация Lf в плазме коррелирует с общим количеством нейтрофилов и уровнем оборотаэтих клеток. В связи с этим определение данного белка в жидкостях организма может быть использовано в качестве показателя активации нейтрофилов.

Во время инфекции концентрация Lf в плазме, грудном молоке, моче может увеличиваться в 10-100 раз.