Proteínas, su estructura y su función, la importancia
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DRA GLORIA DAVILA ORTIZ Exceso Carencia Desnutrición Diabetes Hipertensiòn Cancer Protos Proteínas Principal o primero Son las biomoléculas más versátiles y diversas Estructura Primaria Estructura Secundaria Estructura Terciaria Estructura Cuaternaria Las proteínas se sintetizan dependiendo de cómo se encuentren regulados los genes que las codifican Seres vivos Datos/ información Genes y proteínas ToxinasReserva Estructural Contráctiles Protección anticuerpos FUNCIONES Transporte Hormonas Enzimas ¿Hay algo que las proteínas no puedan hacer? Alimentos/ Nutrientes Carbohidratos Lípidos Proteínas/ péptidos Propiedades físicas y sensoriales Valor nutricional Efecto benéfico en la salud Información Datos Procesar analizar Herramientas computacionales Bases de datos Predicciones Modelos Las Proteínas en los Alimentos Alimentar Satisfacer Prevenir Nutrir RELACIÓN ENZIMA SUSTRATO RELACION ANTIGENO-ANTICUERPO Antígeno Anticuerpo Interacción RELACION ESTRUCTURA-FUNCION Modelos del acoplamiento de los complejos ECA-ALEP (izquierda) y ECA-VIKP (derecha) correspondientes a la conformación mas frecuente Vecchi y Añón, 2009 Solubilidad Absorción de agua Gelificación Viscoelasticidad Emulsificación Absorción Formación de Espuma Solvatación de la proteína (pH) Enlazando Adsorción y libre Enlaces de aceite hidrógeno formación de una película en Atrapamiento de agua la interfase Proteínas Animales vs Proteínas Vegetales Bases de datos • Bases de datos de proteínas. • Bases de datos de péptidos. • Estructura secundaria. Predicciones • Simulación de la proteólisis. Estructura secundaria: UniProt, ExPASy, GOR V y PreSSAPro. Simulación proteólisis: BIOPEP, PeptideCutter, PoPS. Información de enzimas y condiciones óptimas: MEROPS, BRENDA, CutDB Alternativas de Consumo de Proteínas Vegetales Ringe y Love (1988); Lqari y col.; (2002); Horax y col. (2004) Aprovechamiento de Proteínas de Origen Vegetal •Concentrados y aislados proteínicos •Limitaciones para su aplicación en industria alimentaria •Desarrollo de procesos de hidrólisis la El empleo de hidrolizados proteínicos se ha incrementado en la industria alimentaria ya que presentan mejores características en comparación con la proteína nativa. Bajo Grado de Hidrólisis (<10%) Alto Grado de Hidrólisis (<10%) Solubilidad Alimentación para ancianos Poder emulsificante Nutrición clínica Absorción de aceite Nutrición deportiva Capacidad espumante Alimentos hipoalergénicos •Proceso que emula al aparato digestivo •Ideal para metabolizar la proteína vegetal •Mejora características nutrimentales l P P Manninen (2004); Euston y col. (2001) D R V Y I H P F H L L Y S R P P G F S P F R D R V Y I H P F H L D R V Y I H P F R P P G F S P Los tripéptidos VPP y IPP interactúan con la ECA a través de un mecanismo semejante al de los fármacos empleados para su inhibición, uniéndose a los residuos hidrofóbicos del sitio activo de la enzima mediante puentes de hidrogeno principalmente al subsitio S2' La actividad antioxidante de los péptidos se atribuye a diferentes aminoácidos o secuencias aminoacídicas. Val, Leu, Pro, His, Tir, Trp, Asp y Gln son aminoácidos antioxidantes. La actividad antioxidante de Trp y Tir puede explicarse debido a la especial capacidad que tienen los grupos fenólico e indólico de actuar como donadores de hidrógeno. En este sentido los radicales fenoxilo e indoilo son mucho más estables y tienen un período de vida mayor que los radicales peróxido, de esta manera la reacción de propagación de radicales mediada por la cadena de peroxidación es inhibida. Nakamura y col., 2004; Megías y col., 2004;Neves y col., 2004; Hong y col., 2005; Yang y col., 2003 Presión Alimentación Retenido Membrana Permeado: Agua+ AA +Proteínas Alimentación Cromatografía de filtración en gel Cromatografía sólido-líquido que separa moléculas en función de su tamaño. Matriz Fracciones peptídicas Fase estacionaria = Gel constituido por partículas esféricas con poros de determinado tamaño Las moléculas pequeñas difunden a través de los poros del gel haciendo lento su paso por columna mientras que las grandes tienen una ruta mas corta y directa a través de la misma. Cromatografía líquida de alta eficiencia El proceso de separación se define como la transferencia de masas entre una fase estacionaria y una móvil. Inyector Dentro de la columna la mezcla se separa en sus componentes en función de su interacción entre las dos fases. Esta separación puede ser modificada eligiendo tanto la fase móvil como la estacionaria, el flujo de la fase móvil o la temperatura de la separación. Detector Cromatograma Actividad biológica de las fracciones obtenidas por ultrafiltración a partir de los hidrolizados. Alcalasa®-Flavourzyme® Fracción peptídica Pepsina-Pancreatina IC50 (mg/mL) TEAC (mM/mg de proteína) IC50 (mg/mL) TEAC (mM/mg de proteína) > 10 kD 0.268ª 260.52ª 4.15ª 170.48ª 5-10 kD 0.268ª 484.78b 4.19ª 442.00b 3-5 kD 0.107b 642.32c 3.27b 518.79c 1-3 kD 0.049c 840.38d 2.33c 857.42d < 1 kD 0.001d 888.43d 0.01d 1985.50e a-eValores con letras diferentes en la misma fila denotan diferencia significativa (p<0.05). Concentración de proteína de las fracciones peptídicas obtenidas por cromatografía de filtración en gel. Concentración (mg/mL) Fracción Alcalase®-Flavourzyme® Pepsina-Pancreatina F0 106.41a 101.03c F1 71.44d 109.99b F2 91.17b 116.27a F3 79.51d 107.31b F4 100.13a 95.65d F5 54.41e 92.06d F6 86.68c 80.41e F7 50.82e 107.31b F8 81.31c 92.06d F9 84.00c 75.03e F10 52.62e 45.44f a-fValores con letras diferentes en la misma fila denotan diferencia significativa (p<0.05). SI Absorbancia (280 nm) nm) (280nm) Absorbancia Absorbancia(280 2.0 2.0 2.0 SII SIII SIV SV SVI F2 1.5 1.5 1.5 F1 F3 1.0 1.0 1.0 F0 F4 0.5 0.5 F7 F6 F5 0.0 0.0 0 0 40 40 80 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 F8 F9 F10 480 520 560 600 120 160 160 200 200 240 240 280 280 320 320 360 360 400 400 440 440 480 480 520 520 560 560 600 600 120 Volumen de elución (mL) Volumen de elución (mL) Volumen de elución (mL) Perfil cromatográfico de filtración en gel (columna Sephadex G-50) de la fracción de <1 kDa obtenida por ultrafiltración del hidrolizado proteínico de frijol endurecido con el sistema enzimático secuencial Alcalase®-Flavourzyme®. 57.8c 60 ECA % de Inhibición dedelala ECA % de Inhibición 60 5050 4040 35.9b 35.2b 34.0b 40.6b 40.6b 37.1b 3030 37.7b 40.3b 39.3b 21.3a 2020 1010 00 F0 F0 F1 F1 F2 F2 F3 F3 F4 F4 F5 F5 F6 F6 F7 F7 F8 F8 F9 F9 F10 F10 Porcentaje de inhibición de la ECA de las fracciones obtenidas por cromatografía de filtración en gel de la fracción de <1 kDa del hidrolizado proteínico de frijol endurecido con el sistema enzimático secuencial Alcalase®-Flavourzyme®. SI nm) (280 Absorbancia nm) nm) (280 (280 Absorbancia Absorbancia 2.02.0 2.0 SII SIII SIV SV F3 1.51.5 1.5 F2 1.0 1.01.0 F4 F8 F5 F1 F9 F0 0.5 0.50.5 F7 F6 0.00.0 0 0 SVI 40 40 80 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 F10 520 560 600 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 Volumen de elución (mL) Volumen de elución (mL) Perfil cromatográfico de filtración en gel (columna Sephadex G-50) de la fracción de <1 kDa obtenida por ultrafiltración del hidrolizado proteínico de frijol endurecido con el sistema enzimático secuencial Pepsina-Pancreatina. Valores de TEAC y porcentajes de inhibición de las fracciones peptídicas obtenidas por cromatografía de filtración en gel. Fracción TEAC (mM) Inhibición (%) F0 1.01c 16.25c F1 1.28d 24.28d F2 1.24d 23.21d F3 0.97bc 14.93bc F4 0.86b 11.79b F5 0.92bc 13.55bc F6 0.91bc 13.30bc F7 0.89b 12.80b F8 0.75a 8.47a F9 0.72a 7.59a 0.67a 6.09a F10 a-dValores con letras diferentes en la misma fila denotan diferencia significativa (p<0.05). 6,922f 7000 TEAC mM/mg de proteína 6000 5000 4000 3000 2000 1000 1,163e 1,134de bcde 1,070 abcd 1,000bcde 901abc 901abc 958abcd 834ab 815a 961 0 F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 Valores de TEAC de las fracciones peptídicas obtenidas por cromatografía de filtración en gel de la fracción de <1 kDa del hidrolizado proteínico de frijol endurecido con el sistema enzimático secuencial de Pepsina-Pancreatina. Estudio y caracterización de todo el conjunto de proteínas expresadas de un genoma (proteoma) Proteómica Peptidómica Péptidos bioactivos Bioinformática y Quimiometría Área de la ciencia enfocada en la composición, interacciones y propiedades del peptidoma, así como las metodologías aplicadas para su estudio Proteómica Historia Peptidómica Alergenicidad Péptidos bioactivos Sensoriales Bioinformática y Quimiometría Propiedades funcionales Actividad biológica: influencia benéfica o negativa de un compuesto sobre las funciones fisiológicas de un organismo Proteómica Peptidómica Péptidos bioactivos Bioinformática y Quimiometría Antihipertensiva Antioxidante Opiode Neuropéptido Anticancerígeno Inmunomoduladora Proteómica Disciplina química que utiliza métodos matemáticos y estadísticos para diseñar o seleccionar procedimientos de medida y experimentos óptimos, y para proporcionar la máxima información química mediante el análisis de datos químicos. Peptidómica Péptidos bioactivos Bioinformática y Quimiometría Interpretar datos obtener información útil. Procesos para transformar datos complejos. Bioinformática es un campo de la ciencia en el cual confluyen varias disciplinas tales como: biología, computación y tecnología de la información. Organismos Datos Procesa/analiza Bases de datos Predicciones Modelos • Bases de datos de proteínas. • Bases de datos de péptidos. • Parámetros fisicoquímicos. • Estructura secundaria. • Simulación de la proteólisis. • Relaciones matemáticas. • Modelos tridimensionales. Expresión de genes Síntesis de proteínas Metabolismo Resultado de Salud Positivo Prevención de enfermedades Nutrientes/alimento Péptidos bioactivos Carbohidratos, lípidos y proteínas Ácidos grasos Retinol Vitamina D Digestión Absorción Distribución Metabolismo Zinc Folato Secreción hormonal inducida por la dieta Receptores nucleares Modificaciones epigenéticas Factores de trascripción Proteína RNA m mRNAt urnover Metabolito Proteínas turnover Regulación alostérica y cinética Métodos in silico Bases de datos de proteínas y péptidos Análisis Quimiométrico Conectividad Conectividad Bioinformática e interpretación de resultados Factores de transcripción DNA Conversión enzimática Nutrientes RNA Anabolismo y Catabolismo Metabolitos Proteínas MÉXICO PRODUCE LEGUMINOSAS CUYAS PROTEINAS HIDROLIZADAS SATISFACEN, ALIMENTAN, NUTREN, PROTEGEN LA SALUD Y DAN BIENESTAR AL SER HUMANO
