共價交聯修復損傷蛋白成膜性機制研究

《共價交聯修復損傷蛋白成膜性機制研究》是依託南京林業大學，由王耀松擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：共價交聯修復損傷蛋白成膜性機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王耀松
• 依託單位：南京林業大學

中文摘要

在食品體系中，熱和氧化壓力造成蛋白質的損傷，進而影響蛋白質的許多功能特性和價值。通過蛋白質共價交聯對損傷蛋白功能性修復的研究，具有重要的科學意義和套用價值。本研究以乳清蛋白為模式蛋白以及蛋白眾多功能性中之一的成膜性能為例，基於谷氨醯胺轉移酶高效催化蛋白交聯以及半胱氨酸調節巰基和二硫鍵相互轉化的特性，對損傷蛋白成膜性能進行修復研究。通過構建模擬熱、氧化損傷體系，研究熱、氧化等損傷效應對蛋白組分、結構和成膜性行為的影響，深入探討谷氨醯胺轉移酶與半胱氨酸組合共價交聯損傷蛋白的分子行為以及揭示這種組合對損傷蛋白成膜性的修復機制和調控策略。該研究關注損傷蛋白的利用，將發展共價交聯對損傷蛋白成膜性的修復理論，為蛋白資源的進一步有效利用提供新思路，同時也為蛋白基質材料的功能多樣性開發提供重要的科學依據。

結題摘要

食品蛋白質在提取、加工與貯藏過程中因為氧化造成蛋白質功能的變動，影響其營養價值和加工功能性。本研究基於乳清蛋白及其成膜性為模式，首先通過將羥基自由基氧化體系引入乳清蛋白以模擬蛋白實際氧化，再經歷不同溫度（70-90 °C）加熱後利用TGase進行修復，通過表征蛋白質結構和分子量、成膜液行為及所成膜的機械性能，發現氧化度在10 mM H2O2以下的蛋白可被溫度的提升與TGase交聯修復其機械強度，歸結於蛋白分子具有可利用性的氨基和巰基可供酶共價交聯和分子間二硫鍵的形成。考慮到加熱/氧化序列對蛋白成膜性的影響，將上述氧化、加熱體系引入蛋白製備蛋白膜，發現氧化促進蛋白低聚物的共價物形成，但破壞蛋白所成膜的微觀結構，超過5 mM H2O2以上氧化度則顯著提高膜蛋白浸出率。對於熱損傷蛋白代表性的案例就是脂類氧化產物MDA進入蛋白體系並反應從而影響蛋白成膜功能性。通過MDA產生模擬體系引入蛋白中，測定二者的反應性，發現MDA與氨基和巰基有很強的反應性，共價交聯蛋白後形成耐水性多孔性膜，提高膜的機械強度和耐熱性，並顯著抑制膜蛋白的溶出性。上述三種試驗中均發現巰基/二硫鍵在成膜性中的作用，為此在蛋白中加入NEM以禁止巰基和還原劑Cys/DTT，結果顯示Cys能夠促進SH→SS和分子重排而形成聚合物，TGase的加入促進蛋白進一步交聯形成分子量更大的聚合物，並具有“疊加效應”，所成蛋白膜的機械性能、熱力學及吸水得到顯著提高，而蛋白浸出率則降低，這歸結於上述處理時分子聚合形成質地細膩緊密結構有關。本研究結果闡明了共價交聯損傷蛋白成膜機制，並初步發現了氧化、熱損傷對蛋白的結構及成膜性影響機制，為蛋白資源的綜合利用及功能多樣性開發提供理論依據。