Пататин

Гликопротеин, обнаруженный в картофеле

Пататин — это семейство гликопротеинов, обнаруженных в картофеле ( Solanum tuberosum ), также известное как туберин, поскольку оно обычно встречается в вакуолях паренхимной ткани клубня растения . Они состоят примерно из 366 аминокислот, все из которых составляют изоэлектрическую точку 4,9. Они имеют молекулярную массу от 40 до 45 кДа, но обычно встречаются в виде димера массой 80 кДа. ^[1] Основная функция пататина — быть запасным белком, но он также обладает липазной активностью и может расщеплять жирные кислоты из мембранных липидов. ^[2]^[3] Белок пататин составляет около 40% растворимого белка в клубнях картофеля. ^[4] Члены этого семейства белков также были обнаружены у животных.

Аллергия

Пататин считается основной причиной аллергии на картофель. ^[5] Было обнаружено, что он похож на латекс, и при контакте с открытой кожей наблюдается увеличение иммуноглобулина E , который вызывает некоторые аллергические реакции и симптомы, такие как астматические симптомы или атопический дерматит . ^[6] Неясно, почему растение это делает, однако это может быть потенциальным защитным механизмом от насекомых. ^[7]

Функция

Функционально пататин служит ключевым фактором антиоксидантной активности в клубнях картофеля, чтобы сохранить картофель свежим. Кроме того, они функционируют как ацилгидролазы, которые расщепляют различные типы субстратов. В частности, пататины также демонстрируют активность β-1,3-глюканазы, что предполагает их участие в расщеплении полисахаридов. Эта разнообразная ферментативная активность способствует обеспечению питательного состава картофеля. Помимо своей роли в качестве запасных белков, пататины играют значительную роль в защитных механизмах растения от вредителей и грибковых патогенов. Считается, что активность галактолипазы и β-1,3-глюканазы, проявляемая пататинами, способствует устойчивости растения к внешним угрозам. Эта двойная функциональность подчеркивает важность пататинов в защите картофельного растения от потенциальных экологических проблем. ^[8]

Помимо своей роли в качестве белка хранения, функции пататина распространяются на антиоксидантную активность и категоризацию как комплекса ферментов эстеразы. Он демонстрирует ферментативную активность в метаболизме липидов через липидные ацилгидролазы (LAH) и ацилтрансферазы. Эта активность варьируется в зависимости от сортов картофеля, методов экстракции и субстратов жирных кислот. ^[9]

Структура

Гены пататина расположены в одном основном локусе, включающем как функциональные, так и нефункциональные гены. Изоформы пататина демонстрируют значительную изменчивость среди различных сортов картофеля. Основное местонахождение пататина в вакуоли, наряду с вариантами ингибиторов протеазы, позиционирует его как основного игрока в белках клубней картофеля. Программное обеспечение ngLOC предсказывает 296 вакуолярных белков, из которых 450 предполагаемых вакуолярных белков идентифицированы с помощью масс-спектрометрического секвенирования. Примечательно, что вакуоль клубня распознается как вакуоль для хранения белка с явным отсутствием протеолитических или гликолитических ферментов. Структурно пататин появляется как третичный стабилизированный белок, демонстрирующий стабильность до 45 °C. За этим порогом его вторичная структура начинает разворачиваться, при этом α-спиральная часть денатурирует при 55 °C. Эта уязвимость к изменениям температуры подчеркивает тонкий баланс в поддержании его структурной целостности. ^[10]

Гидролазная активность пататина, приписываемая его параллельному β-слою ядра с каталитическим серином, расположенным в нуклеофильной петле локтя, помещает его в семейство гидролаз. Эта структура ядра имеет решающее значение для его липидной ацилгидролазной (LAH) активности, предоставляя понимание его ферментативных функций и потенциального участия в защите растений. ^[11]

Существует исследование, углубляющееся в многогранные свойства пататина, преобладающего белка в картофеле, раскрывающее его структурное разнообразие посредством идентификации нескольких изоформ. Пататин, особенно богатый незаменимыми аминокислотами, является ценным источником питания. Гликопротеиновая природа пататина, характеризующаяся O-связанным гликозилированием, включает различные моносахариды, включая фукозу, что указывает на структурную особенность фукозилированного гликана. Специфическое связывание пататина с AAL, фукозо-аффинным лектином, подчеркивает его отличительный гликановый состав. Выходя за рамки его молекулярных характеристик, исследование изучает регуляторные эффекты пататина на липидный обмен, катаболизм жиров, абсорбцию жиров и активность липазы у личинок данио-рерио, подвергнутых кормлению с высоким содержанием жиров. Результаты показывают, что пататин в концентрации 37,0 мкг/мл способствует метаболизму распада липидов на 23% и проявляет ингибирующее действие на активность липазы и абсорбцию жира, позиционируя его как потенциальный природный компонент со свойствами против ожирения. Эти результаты освещают различные грани пататина, проливая свет на его питательную значимость и его потенциальную роль в борьбе с ожирением. ^[12]

Изоформы

Пататин — это сложная совокупность белков, представленных двумя мультигенными семействами: класс I в больших концентрациях в клубне и класс II в меньших концентрациях по всему растению картофеля. Изоформы A, B, C и D демонстрируют различия на основе заряда, причем изоформа A имеет самый низкий поверхностный заряд. Эти изоформы, гомологичные по своей природе, различаются по молекулярным массам и соотношениям, демонстрируя свое структурное разнообразие.

Гликозилирование

Изоформы пататина подвергаются гликозилированию, что влияет на их молекулярные массы и способствует вариациям между изоформами. Экспериментальные расхождения в молярных массах указывают на потенциальное гликозилирование между белком и углеводами в картофеле. Это гликозилирование может играть роль в функциональных характеристиках белка. ^[11]

Пататин-подобная фосфолипаза

Домен пататиноподобной фосфолипазы (PNPLA), обнаруженный в белках, кодирующих пататин, широко распространен в различных формах жизни, охватывая эукариот и прокариот. Эти белки участвуют в различных биологических функциях, включая индукцию сепсиса, колонизацию хозяина, метаболизм триглицеридов и мембранный транспорт. Ключевые особенности белков, содержащих домен PNPLA, включают их липазные и трансацилазные свойства, что указывает на их важную роль в поддержании липидного и энергетического гомеостаза в различных организмах и биологических контекстах. ^[13]

Ссылки

^ Racusen D, Weller DL (1984). «Молекулярный вес пататина, основного белка клубней картофеля1». Журнал пищевой биохимии . 8 (2): 103–107 . doi : 10.1111/j.1745-4514.1984.tb00318.x . ISSN 1745-4514.
^ Shewry PR (июнь 2003 г.). «Протеины хранения клубней». Annals of Botany . 91 ( 7): 755– 769. doi :10.1093/aob/mcg084. PMC 4242388. PMID 12730067.
^ Банфалви З., Костял З., Барта Э. (ноябрь 1994 г.). «Solanum brevidens обладает геном пататина, не индуцируемым сахарозой». Молекулярная и общая генетика . 245 (4): 517–522 . doi : 10.1007/BF00302265. PMID 7808402. S2CID 6862380.
^ Mignery GA, Pikaard CS, Park WD (1988). «Молекулярная характеристика мультигенного семейства пататина картофеля». Gene . 62 (1): 27– 44. doi :10.1016/0378-1119(88)90577-X. PMID 3371664.
^ Chipps BE (5 марта 2000 г.). "Пищевая аллергия: новые идеи и стратегии управления". Аллергия на картофель . Medscape.
^ Seppälä U, Alenius H, Turjanmaa K, Reunala T, Palosuo T, Kalkkinen N (январь 1999). «Идентификация пататина как нового аллергена для детей с положительными реакциями на кожные пробы на сырой картофель». Журнал аллергии и клинической иммунологии . 103 (1 Pt 1): 165– 171. doi :10.1016/s0091-6749(99)70541-5. PMID 9893201.
^ Шривастава Л. М. (2002). «Вегетативный запасной белок, клубнеобразование, старение и опадение. 4. Белки, связанные с защитой». Рост и развитие растений. Гормоны и окружающая среда . Сан-Диего: Academic Press. стр. 473–520 . doi :10.1016/B978-012660570-9/50162-3.
^ Waglay A, Karboune S (январь 2016 г.). «Глава 4 — Картофельные белки: функциональные пищевые ингредиенты». В Singh J, Kaur L (ред.). Advances in Potato Chemistry and Technology (второе изд.). San Diego: Academic Press. стр. 75–104 . doi :10.1016/B978-0-12-800002-1.00004-2. ISBN 978-0-12-800002-1.
^ Kärenlampi SO, White PJ (январь 2009). "Глава 5 - Картофельные белки, липиды и минералы". В Singh J, Kaur L (ред.). Достижения в области картофельной химии и технологии . Сан-Диего: Academic Press. стр. 99– 125. doi :10.1016/B978-0-12-374349-7.00005-2. ISBN 978-0-12-374349-7.
^ González-Pérez S, Arellano JB (2009-01-01). "15 - Изоляты растительного белка". В Phillips GO, Williams PA (ред.). Справочник по гидроколлоидам . Серия Woodhead Publishing по пищевой науке, технологии и питанию (второе изд.). Woodhead Publishing. стр. 383–419 . doi :10.1533/9781845695873.383. hdl :10261/21904. ISBN 978-1-84569-414-2.
^ ab Alting AC, Pouvreau L, Giuseppin ML, van Nieuwenhuijzen NH (январь 2011 г.). "12 - Картофельные белки". В Phillips GO, Williams PA (ред.). Справочник по пищевым белкам . Серия Woodhead Publishing по пищевой науке, технологии и питанию. Woodhead Publishing. стр. 316–334 . doi :10.1533/9780857093639.316. ISBN 978-1-84569-758-7.
^ Wu J, Wu Q, Yang D, Zhou M, Xu J, Wen Q и др. (май 2021 г.). «Первичные структурные свойства пататина и их влияние на метаболизм липидов». Пищевая химия . 344 : 128661. doi : 10.1016/j.foodchem.2020.128661. PMID 33272761. S2CID 227282218.
^ Liu G, Zhang K, Ai J, Deng X, Hong Y, Wang X (ноябрь 2015 г.). «Patatin-related phospholipase A, pPLAIIIα, modulates the longitudinal growth of vegetative tissue and seed in rice» (Фосфолипаза А, связанная с пататином, pPLAIIIα, модулирует продольный рост вегетативных тканей и семян риса). Journal of Experimental Botany . 66 (21): 6945–55 . doi :10.1093/jxb/erv402. PMC 4623698. PMID 26290597 .

Эта статья о белках — заглушка . Вы можете помочь Википедии, расширив ее.

[1] Racusen D, Weller DL (1984). «Молекулярный вес пататина, основного белка клубней картофеля1». Журнал пищевой биохимии . 8 (2): 103–107 . doi : 10.1111/j.1745-4514.1984.tb00318.x . ISSN 1745-4514.

[2] Shewry PR (июнь 2003 г.). «Протеины хранения клубней». Annals of Botany . 91 ( 7): 755– 769. doi :10.1093/aob/mcg084. PMC 4242388. PMID 12730067.

[3] Банфалви З., Костял З., Барта Э. (ноябрь 1994 г.). «Solanum brevidens обладает геном пататина, не индуцируемым сахарозой». Молекулярная и общая генетика . 245 (4): 517–522 . doi : 10.1007/BF00302265. PMID 7808402. S2CID 6862380.

[4] Mignery GA, Pikaard CS, Park WD (1988). «Молекулярная характеристика мультигенного семейства пататина картофеля». Gene . 62 (1): 27– 44. doi :10.1016/0378-1119(88)90577-X. PMID 3371664.

[5] Chipps BE (5 марта 2000 г.). "Пищевая аллергия: новые идеи и стратегии управления". Аллергия на картофель . Medscape.

[6] Seppälä U, Alenius H, Turjanmaa K, Reunala T, Palosuo T, Kalkkinen N (январь 1999). «Идентификация пататина как нового аллергена для детей с положительными реакциями на кожные пробы на сырой картофель». Журнал аллергии и клинической иммунологии . 103 (1 Pt 1): 165– 171. doi :10.1016/s0091-6749(99)70541-5. PMID 9893201.

[7] Шривастава Л. М. (2002). «Вегетативный запасной белок, клубнеобразование, старение и опадение. 4. Белки, связанные с защитой». Рост и развитие растений. Гормоны и окружающая среда . Сан-Диего: Academic Press. стр. 473–520 . doi :10.1016/B978-012660570-9/50162-3.

[8] Waglay A, Karboune S (январь 2016 г.). «Глава 4 — Картофельные белки: функциональные пищевые ингредиенты». В Singh J, Kaur L (ред.). Advances in Potato Chemistry and Technology (второе изд.). San Diego: Academic Press. стр. 75–104 . doi :10.1016/B978-0-12-800002-1.00004-2. ISBN 978-0-12-800002-1.

[9] Kärenlampi SO, White PJ (январь 2009). "Глава 5 - Картофельные белки, липиды и минералы". В Singh J, Kaur L (ред.). Достижения в области картофельной химии и технологии . Сан-Диего: Academic Press. стр. 99– 125. doi :10.1016/B978-0-12-374349-7.00005-2. ISBN 978-0-12-374349-7.

[10] González-Pérez S, Arellano JB (2009-01-01). "15 - Изоляты растительного белка". В Phillips GO, Williams PA (ред.). Справочник по гидроколлоидам . Серия Woodhead Publishing по пищевой науке, технологии и питанию (второе изд.). Woodhead Publishing. стр. 383–419 . doi :10.1533/9781845695873.383. hdl :10261/21904. ISBN 978-1-84569-414-2.

[Alting_2011-11] Alting AC, Pouvreau L, Giuseppin ML, van Nieuwenhuijzen NH (январь 2011 г.). "12 - Картофельные белки". В Phillips GO, Williams PA (ред.). Справочник по пищевым белкам . Серия Woodhead Publishing по пищевой науке, технологии и питанию. Woodhead Publishing. стр. 316–334 . doi :10.1533/9780857093639.316. ISBN 978-1-84569-758-7.

[12] Wu J, Wu Q, Yang D, Zhou M, Xu J, Wen Q и др. (май 2021 г.). «Первичные структурные свойства пататина и их влияние на метаболизм липидов». Пищевая химия . 344 : 128661. doi : 10.1016/j.foodchem.2020.128661. PMID 33272761. S2CID 227282218.

[pmid26290597-13] Liu G, Zhang K, Ai J, Deng X, Hong Y, Wang X (ноябрь 2015 г.). «Patatin-related phospholipase A, pPLAIIIα, modulates the longitudinal growth of vegetative tissue and seed in rice» (Фосфолипаза А, связанная с пататином, pPLAIIIα, модулирует продольный рост вегетативных тканей и семян риса). Journal of Experimental Botany . 66 (21): 6945–55 . doi :10.1093/jxb/erv402. PMC 4623698. PMID 26290597 .