| Περίληψη |
Η βιομηχανία τροφίμων βρίσκεται σε μια συνεχή αναζήτηση εναλλακτικών γλυκαντικών
ώστε να καταφέρει να καλύψει τις μεγάλες απαιτήσεις ζάχαρης. Ωστόσο, η εκτεταμένη
χρήση σακχάρων στην καθημερινή διατροφή του ανθρώπου, έχει συσχετισθεί με πληθώρα
θέματα υγείας, όπως η παχυσαρκία, ο διαβήτης τύπου II κ.λπ. Σε μια προσπάθεια να
αντικατασταθούν αυτές οι πηγές ζάχαρης, τα εργοστάσια προσανατολίστηκαν στη χρήση
τεχνητών ή φυσικών μη θρεπτικών γλυκαντικών όπως η ασπαρτάμη και οι γλυκοζίτες
στεβιόλης. Σήμερα, αυτά τα γλυκαντικά έχουν ήδη αποδειχθεί ότι έχουν αρνητικές
παρενέργειες στην υγεία του ανθρώπου, όπως ζάλη, πονοκεφάλους και ψυχολογικά
προβλήματα, έτσι το ενδιαφέρον στράφηκε στα φυσικά μη υδατάνθρακά γλυκαντικά
(τερπενοειδή, φλαβονοειδή και πρωτεΐνες).
Οι περισσότερες πρωτεΐνες είναι άγευστες και άοσμες. Ωστόσο, ορισμένες πρωτεΐνες έχουν
από μόνες τους γλυκιά γεύση ή έχουν τροποποιητικές ιδιότητες όταν βρεθούν στον
ανθρώπινο ουρανίσκο. Έχει αποδειχθεί ότι έξι πρωτεΐνες, η θαυματίνη, η μπραζεΐνη, η
μαμπινλίνη, η μονελίνη, η πενταντίνη και η λυσοζύμη του λευκού αυγού, έχουν γλυκιά
γεύση. Επιπλέον, υπάρχουν δύο ακόμη πρωτεΐνες, μιρακουλίνη και νεοκουλίνη, οι οποίες
μπορούν να μετατρέψουν την ξινή γεύση σε γλυκιά. Η γλυκαντική δράσει αυτών των
πρωτεϊνών είναι εκατοντάδες ή χιλιάδες φορές μεγαλύτερη συγκριτικά με την επιτραπέζια
ζάχαρη. Παρόλα αυτά τα τελευταία 50 χρόνια, λόγω της δύσκολής διαθεσιμότητας και του
ακριβού κόστους παραγωγής, μόνο η θαυματίνη έχει βιομηχανική εφαρμογή.
Στο πλαίσιο της παρούσας ερευνητικής εργασία, εστιάσαμε στην κατανόηση των χημικών
και δομικών χαρακτηριστικών που είναι καθοριστικά για την εκδήλωση της γλυκιάς γεύσης.
Πραγματοποιήσαμε, λοιπόν, μια μετα-ανάλυση για να εντοπίσουμε αμινοξέα και μοτίβα
κρίσιμα για την αποσαφήνιση της εκδήλωσης της γλυκύτητας. Το ενδιαφέρον μας
επικεντρώθηκε στις δύο γλυκές πρωτεΐνες, μονελίνη (ΜΝΕΙ) και μαμπινλινης-2, και μαζί με
τα αποτελέσματα από την ανάλυση δομής-λειτουργίας, αναζητήσαμε σε βάσεις δεδομένων
αλληλουχιών, πιθανές γλυκές πρωτεΐνες. Στη συνέχεια, βρήκαμε πέντε αλληλουχίες που
έχουν υποθετικά γλυκιά γεύση, BrasCret1, BrasCret2, BrasCret3, ArabisAlp και Cryza.M. Η
ονοματολογία τους βασίστηκε στο όνομα του εκάστοτε οργανισμού.
Ο πρώτος στόχος μας ήταν να αποσαφηνίσουμε της αλληλεπίδρασης των πρωτεϊνών με τον
υποδοχέα της γλυκιάς γεύσης (T1R2-T1R3,) μέσω πειραμάτων μοριακής προσομοίωσης. Για
τον υποδοχέα χρησιμοποιήσαμε ένα μοντέλο από τη βιβλιογραφία, καθώς η πρωτεΐνη δεν
έχει κρυσταλλώθηκε ακόμα, για τις γνωστές γλυκές πρωτεΐνες τις κρυσταλλικές τους δομές
και για τις υποτιθέμενες πρωτεΐνες κατασκευάσαμε υβριδικά μοντέλα ομολογίας. Σύμφωνα
με τα αποτελέσματα, οι πρωτεΐνες αλληλεπιδρούν με τον υποδοχέα υιοθετώντας ένα μοτίβο
σφήνας στη δομή τους. Βρήκαμε πέντε αλληλεπιδράσεις, συγκεκριμένα Arg177 του T1R3 και
Asn152, Glu170, Asp173 και Asp 218 του T1R2, που θα μπορούσαν να έχουν κρίσιμο ρόλο
στην αλληλεπίδραση, τόσο με τις χαρακτηρισμένες γλυκές πρωτεΐνες όσο και με τις
υποτιθέμενες. Στα επόμενα βήματα, δοκιμάσαμε την έκφραση και των επτά πρωτεΐνες σε βακτηριακά
κύτταρα E.coli. Σε αντίθεση με τα αποτελέσματα της βιβλιογραφία, δεν καταφέραμε να
εκφράσουμε αυτές τις πρωτεΐνες σε υψηλές αποδόσεις (2,1 mg/L για το μαμπινλινη-2 και
0,72 mg/L για την MNEI).
Στο τρίτο μέρος της ερευνάς μας, φτιάξαμε ένα assay για την ανίχνευση της γλυκιάς γεύσης
χρησιμοποιώντας την Drosophila melanogaster. Η Drosophila μπορεί να ανιχνεύσει βασικές
γεύσεις που αποτελούνται από γλυκό, πικρό και αλμυρό. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα μας,
οι προνύμφες τρίτου σταδίου δείχνουν μια προτίμηση στις γλυκές πρωτεΐνες θαυματινη,
MNEI και μαμπινλίνη-2 κάτω υπό συγκεκριμένες συνθήκες.
|
In silico and experimental study for the identification of new sweet proteins as additives
