כימוסין

כימוסין
Chymosin
	מבנה של האנזים כימוסין
מספר CAS	9001-98-3

כיסומין (Chymosin /ˈkaɪməsɪn / או רנין /ˈrɛnɪn/) הוא פרוטאז שנמצא ברנט. זהו אנדופפטידאז אספרטי השייך למשפחת MEROPS A1. הוא מיוצר בדופן הבטן על ידי בעלי חיים מעלי גירה שנולדו זה עתה. הוא מאפשר קירור החלב שהם צורכים, וזה מאפשר שהייה ארוכה יותר של המזון במעיים וספיגה טובה יותר. הוא נמצא בשימוש נרחב בייצור גבינה.

מבחינה היסטורית, הכימוזין הופק על ידי מיצוי שלו מקיבות של עגלים שחוטים. כיום מייצרים אותו באמצעות הנדסה גנטית בתוך חיידקים, שמרים ופטריות – מה שהופך את התהליך ליעיל, זול יותר ונטול תלות במשק החי.

פעילות

כימוסין נמצא במגוון רחב של טטרפודים,^[1] הוא בעיקר מיוצר על ידי בעלי חיים מעלי גירה בדופן האבומסום (הקיבה הרביעית של מעלי הגירה). כימוזין מיוצר בקיבה ביונקים שזה עתה נולדו^[1] כדי לקרר את החלב שהם צורכים, מה שמאפשר שהייה ארוכה יותר במעיים וספיגה טובה יותר. מינים שאינם מעלי גירה המייצרים כימוסין הם בין השאר חזירים, חתולים, כלבי ים, ואפרוחים.^[2]

במחקר יחיד דווח כי נמצא אנזים דמוי כימוסין בכמה תינוקות אנושיים,^[3] אך הממצא הזה לא שוחזר במחקרים נוספים.^[4] לבני אדם יש פסאודוגן לכימוזין שאינו יוצר חלבון, שנמצא על כרומוזום 1.^[5] אצל בני אדם יש חלבונים אחרים העוזרים לעיכול חלב, כמו פפסין וליפאז.^[6]

בנוסף לשושלת הפרימטים המובילה לבני האדם, גם יונקים נוספים איבדו גם את הגן ליצירת כימוזין.^[2]

תגובה אנזימטית

כימוזין משמש ליצירת גבן בתהליך ייצור הגבינה.

המצע הטבעי של כימוזין הוא κ-קזאין (K-casein), אשר נחתך באופן ספציפי בקשר הפפטידי שבין שיירי חומצות האמינו 105 ו-106, פנילאלנין ומתיאונין.^[7] המוצר הנוצר כתוצאה מכך הוא סידן פוספוקזאין.

כאשר נשבר הקשר הספציפי בין הקבוצות ההידרופוביות (פארא-קזאין) וההידרופיליות (גליקופפטיד חומצי) של הקזאין, הקבוצות ההידרופוביות מתחברות ויוצרות מבנה תלת-ממדי הלוכד את הפאזה המימית של החלב.

אינטראקציות מטענים בין שיירי היסטידין על κ-קזאין לבין שיירי גלוטמט ואספרטט של כימוזין יוצרות את קשירת האנזים למצע.^[8]

כאשר כימוזין אינו קושר מצע, מבנה בטא-סיכה (beta-hairpin), המכונה לעיתים "המכסה" (the flap), יכול ליצור קשרי מימן עם האתר הפעיל, ובכך לכסות אותו ולמנוע קשירה נוספת של המצע.^[7]

כימוזין רקומביננטי

עם התפתחות ההנדסה הגנטית, ניתן היה לחלץ גנים המייצרים רנט מקיבה של בעלי חיים ולהחדיר אותם לחיידקים מסוימים, פטריות או שמרים כדי לגרום להם לייצר כימוזין במהלך התסיסה.^[9]^[10] היצור המיקרואורגניזמי המהונדס גנטית מומת לאחר התסיסה, וכימוזין מבודד מתמיסת התסיסה, כך שהכימוזין המיוצר בתסיסה (FPC – Fermentation-Produced Chymosin) שבו משתמשים יצרני הגבינות אינו מכיל אף מרכיב או רכיב שמקורו בהנדסה גנטית.^[11] FPC מכיל את הכימוזין הזהה למקור החי, אך מיוצר בצורה יעילה יותר. מוצרי FPC נמצאים בשוק מאז 1990 ונחשבים לאנזים האידיאלי לגרימת קרישת חלב.^[12]

FPC היה האנזים הראשון שיוצר באופן מלאכותי שנרשם ואושר על ידי מנהל המזון והתרופות האמריקאי. בשנת 1999, כ-60% מהגבינה הקשה בארצות הברית נעשתה עם FPC^[13] ויש לו עד 80% מנתח השוק העולמי של רנט.^[13]

עד 2008, כ-80% עד 90% מהגבינות שיוצרו באופן מסחרי בארצות הברית ובבריטניה יוצרו באמצעות FPC.^[11] הכימוזין המיוצר בתסיסה הנפוץ ביותר מיוצר באמצעות הפטרייה Aspergillus niger(אנ') או באמצעות Kluyveromyces lactis(אנ').

FPC מכיל רק כימוסין B, והוא בעל דרגת ניקיון גבוהה יותר בהשוואה לרנט של בעלי חיים, שמכיל לעיתים חומרים נוספים (אי נקיונות). FPC יכול לספק מספר יתרונות ליצרן הגבינה בהשוואה לכימוסין הנוצר בבעלי חיים, כגון תפוקת ייצור גבוהה יותר, מרקם גבינה טוב יותר ומרירות מופחתת.^[12]

לקריאה נוספת

Foltmann B. A review on prorennin and rennin. C R Trav Lab Carlsberg. 1966;35(8):143-231. PMID 5330666.
Visser S, Slangen CJ, van Rooijen PJ. Peptide substrates for chymosin (rennin). Interaction sites in kappa-casein-related sequences located outside the (103-108)-hexapeptide region that fits into the enzyme's active-site cleft. Biochem J. 1987 Jun 15;244(3):553-8. doi: 10.1042/bj2440553. PMID 3128264; PMCID: PMC1148031.

קישורים חיצוניים

מסד הנתונים המקוון של MEROPS לפפטטאזות ומעכביהן (באנגלית)

הערות שוליים

^ ¹ ² Kitamura N, Tanimoto A, Hondo E, Andrén A, Cottrell DF, Sasaki M, Yamada J (באוגוסט 2001). "Immunohistochemical study of the ontogeny of prochymosin--and pepsinogen-producing cells in the abomasum of sheep". Anatomia, Histologia, Embryologia. 30 (4): 231–5. doi:10.1046/j.1439-0264.2001.00326.x. PMID 11534329. {{cite journal}}: (עזרה)
^ ¹ ² Lopes-Marques M, Ruivo R, Fonseca E, Teixeira A, Castro LF (בנובמבר 2017). "Unusual loss of chymosin in mammalian lineages parallels neo-natal immune transfer strategies". Molecular Phylogenetics and Evolution. 116: 78–86. doi:10.1016/j.ympev.2017.08.014. PMID 28851538. {{cite journal}}: (עזרה)
^ Henschel MJ, Newport MJ, Parmar V (1987). "Gastric proteases in the human infant". Biology of the Neonate. 52 (5): 268–72. doi:10.1159/000242719. PMID 3118972.
^ Szecsi PB, Harboe M (2013). "Chapter 5: Chymosin". In Rawlings ND, Salvesen G (eds.). Handbook of Proteolytic Enzymes (באנגלית). Vol. 1. pp. 37–42. doi:10.1016/B978-0-12-382219-2.00005-3.
^ Fox PF (28 בפברואר 1999). Cheese: Chemistry, Physics and Microbiology. Springer. ISBN 9780834213388. {{cite book}}: (עזרה)
^ Sanderson IR, Walker WA (1999). Development of the gastrointestinal tract. Hamilton, Ontario: B.C. Decker. ISBN 978-1-55009-081-9.
^ ¹ ² PDB: 1CZI;
^ Gilliland GL, Oliva MT, Dill J (1991). "Functional Implications of the Three-Dimensional Structure of Bovine Chymosin". Structure and Function of the Aspartic Proteinases. Advances in Experimental Medicine and Biology. Vol. 306. pp. 23–37. doi:10.1007/978-1-4684-6012-4_3. ISBN 978-1-4684-6014-8. PMID 1812710.
^ Emtage JS, Angal S, Doel MT, Harris TJ, Jenkins B, Lilley G, Lowe PA (ביוני 1983). "Synthesis of calf prochymosin (prorennin) in Escherichia coli". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 80 (12): 3671–5. Bibcode:1983PNAS...80.3671E. doi:10.1073/pnas.80.12.3671. PMC 394112. PMID 6304731. {{cite journal}}: (עזרה)
^ Harris TJ, Lowe PA, Lyons A, Thomas PG, Eaton MA, Millican TA, et al. (באפריל 1982). "Molecular cloning and nucleotide sequence of cDNA coding for calf preprochymosin". Nucleic Acids Research. 10 (7): 2177–87. doi:10.1093/nar/10.7.2177. PMC 320601. PMID 6283469. {{cite journal}}: (עזרה)
^ ¹ ² "Chymosin". GMO Compass. אורכב מ-המקור ב-2015-03-26. נבדק ב-2011-03-03.
^ ¹ ² Law BA (2010). Technology of Cheesemaking. UK: Wiley-Blackwell. pp. 100–101. ISBN 978-1-4051-8298-0.
^ ¹ ² Johnson ME, Lucey JA (באפריל 2006). "Major technological advances and trends in cheese". Journal of Dairy Science. 89 (4): 1174–8. doi:10.3168/jds.S0022-0302(06)72186-5. PMID 16537950. {{cite journal}}: (עזרה)

ערך זה הוא יתום, כלומר אין ערכים בוויקיפדיה שמקשרים אליו. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולקשר אליו מכמה מהערכים שמכילים את המונח "כימוסין".

[pmid11534329-1] ¹ ² Kitamura N, Tanimoto A, Hondo E, Andrén A, Cottrell DF, Sasaki M, Yamada J (באוגוסט 2001). "Immunohistochemical study of the ontogeny of prochymosin--and pepsinogen-producing cells in the abomasum of sheep". Anatomia, Histologia, Embryologia. 30 (4): 231–5. doi:10.1046/j.1439-0264.2001.00326.x. PMID 11534329. {{cite journal}}: (עזרה)

[lineage-2] ¹ ² Lopes-Marques M, Ruivo R, Fonseca E, Teixeira A, Castro LF (בנובמבר 2017). "Unusual loss of chymosin in mammalian lineages parallels neo-natal immune transfer strategies". Molecular Phylogenetics and Evolution. 116: 78–86. doi:10.1016/j.ympev.2017.08.014. PMID 28851538. {{cite journal}}: (עזרה)

[3] Henschel MJ, Newport MJ, Parmar V (1987). "Gastric proteases in the human infant". Biology of the Neonate. 52 (5): 268–72. doi:10.1159/000242719. PMID 3118972.

[4] Szecsi PB, Harboe M (2013). "Chapter 5: Chymosin". In Rawlings ND, Salvesen G (eds.). Handbook of Proteolytic Enzymes (באנגלית). Vol. 1. pp. 37–42. doi:10.1016/B978-0-12-382219-2.00005-3.

[5] Fox PF (28 בפברואר 1999). Cheese: Chemistry, Physics and Microbiology. Springer. ISBN 9780834213388. {{cite book}}: (עזרה)

[6] Sanderson IR, Walker WA (1999). Development of the gastrointestinal tract. Hamilton, Ontario: B.C. Decker. ISBN 978-1-55009-081-9.

[pmid9862200-7] ¹ ² PDB: 1CZI;

[Gilliland-8] Gilliland GL, Oliva MT, Dill J (1991). "Functional Implications of the Three-Dimensional Structure of Bovine Chymosin". Structure and Function of the Aspartic Proteinases. Advances in Experimental Medicine and Biology. Vol. 306. pp. 23–37. doi:10.1007/978-1-4684-6012-4_3. ISBN 978-1-4684-6014-8. PMID 1812710.

[pmid6304731-9] Emtage JS, Angal S, Doel MT, Harris TJ, Jenkins B, Lilley G, Lowe PA (ביוני 1983). "Synthesis of calf prochymosin (prorennin) in Escherichia coli". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 80 (12): 3671–5. Bibcode:1983PNAS...80.3671E. doi:10.1073/pnas.80.12.3671. PMC 394112. PMID 6304731. {{cite journal}}: (עזרה)

[pmid6283469-10] Harris TJ, Lowe PA, Lyons A, Thomas PG, Eaton MA, Millican TA, et al. (באפריל 1982). "Molecular cloning and nucleotide sequence of cDNA coding for calf preprochymosin". Nucleic Acids Research. 10 (7): 2177–87. doi:10.1093/nar/10.7.2177. PMC 320601. PMID 6283469. {{cite journal}}: (עזרה)

[GMO_Database-11] ¹ ² "Chymosin". GMO Compass. אורכב מ-המקור ב-2015-03-26. נבדק ב-2011-03-03.

[Law_2010_100–101-12] ¹ ² Law BA (2010). Technology of Cheesemaking. UK: Wiley-Blackwell. pp. 100–101. ISBN 978-1-4051-8298-0.

[pmid16537950-13] ¹ ² Johnson ME, Lucey JA (באפריל 2006). "Major technological advances and trends in cheese". Journal of Dairy Science. 89 (4): 1174–8. doi:10.3168/jds.S0022-0302(06)72186-5. PMID 16537950. {{cite journal}}: (עזרה)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]