β-ラクトグロブリン
牛乳と羊乳に含まれるタンパク質
β-ラクトグロブリン
β-ラクトグロブリンサブユニットのリボン構造（PDB : 3BLG）。Kinemageでレンダリング。
識別子
生物ウシ
記号BLG
UniProtP02754
検索
構造スイスモデル
ドメインInterPro

β-ラクトグロブリン（β-ラクトグロブリン、BLG、Bos d 5）は、牛と羊の乳の主要なホエイタンパク質（約3g/L）であり、他の多くの哺乳類種にも存在します。注目すべき例外はヒトです。その構造、特性、生物学的役割は何度も検討されてきました。[1] [2] [3] [4] [5] BLGは牛乳アレルゲンと考えられています。[6] [7]

機能

ホエイの主なタンパク質はβ-ラクトグロブリンで、次いで α-ラクトアルブミンです（β-ラクトグロブリン ≈ 65%、α-ラクトアルブミン ≈ 25%、血清アルブミン ≈ 8%、その他 ≈ 2%）。β-ラクトグロブリンはリポカリンタンパク質であり、多くの疎水性分子と結合できるため、それらの輸送に役割を果たしていると考えられます。β-ラクトグロブリンは、シデロフォアを介して鉄と結合できることも示されており[8]、病原体と闘う役割を果たす可能性があります。摂取されると、BLGは複合鉄をヒトの免疫細胞に輸送することができ、それによってこれらの細胞に微量栄養を供給し、免疫寛容に関与します。[9] [10] β-ラクトグロブリンの相同体はヒトの母乳には存在しません。[11]

構造

いくつかの変異体が同定されており、牛の主なものはAとBと名付けられています。その豊富さと精製の容易さから、幅広い生物物理学的研究の対象となっています。その構造は、X線結晶構造解析とNMRによって何度も決定されています。[12] β-ラクトグロブリンは、その特性が乳製品や加工において様々な利点や欠点をもたらす可能性があるため、食品産業にとって直接的な関心事です。[13]

ウシβ-ラクトグロブリンは、162残基、18.4  kDaの比較的小さなタンパク質です。生理学的条件下では主に二量体ですが、pH約3未満では単量体に解離し、 NMRを用いて決定された天然の状態を維持します。 [14]逆に、β-ラクトグロブリンは、さまざまな自然条件下で四量体[15] 、八量体[16]、およびその他の多量体[17]の凝集体 としても存在します

β-ラクトグロブリン溶液は、様々な条件下でゲルを形成します。天然構造が十分に不安定化して凝集が起こる場合です。[18]低pHおよび低イオン強度で長時間加熱すると、透明な「細鎖」ゲルが形成され、タンパク質分子が長く硬い繊維に集合します。

β-ラクトグロブリンは牛乳の皮膜の主成分であり、牛乳が沸騰すると凝固して変性します。変性すると、β-ラクトグロブリンは牛乳の表面に薄いゼラチン状の膜を形成します。

このタンパク質のフォールディング中間体は、光分光法と変性剤を用いて研究することができます。このような実験では、天然構造がβシートであるにもかかわらず、純粋にαヘリックスで構成された、珍しいが重要な中間体が示されています。進化は、フォールディングプロセス中の凝集を避けるために、おそらくヘリックス中間体を選択したと考えられます。[19]

臨床的意義

牛乳は既知のアレルゲンであるため[6] 、欧州連合（EU）の製造業者は、表示がEC指令の要件を満たしていることを確認するために、β-ラクトグロブリンの有無を証明する必要があります。食品検査機関は、酵素結合免疫吸着法を用いて食品中のβ-ラクトグロブリンを同定・定量することができます。β-ラクトグロブリンは主要なアレルゲンと考えられていますが、生乳の摂取による保護効果は、ホエイ画分のタンパク質含有量、つまりβ-ラクトグロブリン含有量に依存することが示されています。[20]一方でアレルゲンであり、他方で保護効果を持つというこの大きな対照は、現在、微量栄養素を運ぶ能力と関連付けられています。β-ラクトグロブリンが微量栄養素を運ぶ場合、それは寛容原性を示し、アレルギーの発症を予防します。しかし、負荷が不足すると、アレルゲンに変化します。[21] [22] [23]

微生物トランスグルタミナーゼによるβ-ラクトグロブリンの実験室での重合は、IgEを介した牛乳アレルギーを持つ子供と成人におけるそのアレルゲン性を低下させます。[24]

バイオテクノロジー

牛の育種

2018年、遺伝子組み換え牛が育てられたことが発表されました。[7]これらの牛は、接合子を介した欠失プロセスによってβ-ラクトグロブリン産生遺伝子が除去されています。目標は、このアレルゲンのない牛乳を生産することです。[7]

組換え生産

2023年9月、欧州イノベーション評議会は、ソーラーフーズのHydrocowプロジェクトに資金提供を行いました。このプロジェクトは、キサントバクターの水素酸化細菌、二酸化炭素、電気を利用してBLGを生産することを目的としています。 [25] [26]

参照

参考文献

  1. ^ Xiang L, Melton L, Leung KH (2019). 「β-ラクトグロブリンと小分子の相互作用」. Varelis P, Melton L, Shahidi F (編).食品化学百科事典. 第2巻. Elsevier. pp.  560– 565. doi :10.1016/B978-0-08-100596-5.21488-1. ISBN 978-0-12-814045-1. S2CID  90712856
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