Mirakulina
Mirakulina – glikoproteina obecna w owocach synsepala słodkiego, rośliny rosnącej w Afryce Zachodniej.
Białko ma zdolność do zmiany odczuwanego smaku z kwaśnego na słodki. Efekt związany jest z wpływem na receptory smaku. Odczuwanie słodyczy zależne jest od stężenia glikoproteiny oraz pH roztworu. Maksymalny efekt uzyskuje się przy stężeniu 4×10−7 M i odpowiada stężeniu 0,4 M sacharozy[1]. Przy zawartości kwasu cytrynowego 0,2 M wrażenie słodyczy odpowiada 0,5 M sacharozy[2]. Zmienione działanie receptorów może utrzymywać się do godziny po kontakcie z mirakuliną[1]. Zawartość glikoproteiny jest najwyższa w dojrzałych owocach i może wynosić do 10% całkowitego białka rozpuszczalnego[3]. Została wyizolowana i opisana po raz pierwszy przez japońskiego naukowca Kenzo Kurihara w roku 1968[4].
Budowa
edytuj
W komórkach mirakulina występuje jako tetramer o masie 98,4 kDa złożony z identycznych monomerów łączących się w dimery[5]. Pojedynczy polipeptyd składa się z 191 aminokwasów i dwóch łańcuchów węglowodanowych przyłączonych do Asn-92 i Asn-186. Masa polipeptydu obliczona na podstawie sekwencji aminokwasów i zawartości węglowodanów to 24,6 kDa, przy czym 13,9% masy stanowią węglowodany[2][6]. Sekwencja aminokwasów wykazuje wysoki poziom analogii do inhibitora trypsyny w soi[6]. Gen kodujący mirakulinę koduje 220 aminokwasów. 29 reszt aminokwasowych tworzy sekwencję sygnałową odcinaną od końca N podczas modyfikacji potranslacyjnych[1].
Działanie
edytujWyniki badań sugerują, że w niskim pH dochodzi do rozdzielenia dwóch reszt His, co skutkuje rozsunięciem się dwóch monomerów i dopasowaniem do powierzchni receptora[7]. Prawdopodobnie białko wiąże się z receptorem smaku słodkiego, MCL-hT1R2 hT1R3, działając jako antagonista przy odczynie obojętnym i agonista przy odczynie kwasowym[8].
Zastosowanie
edytuj
Mirakulina może być stosowana jako zastępczy środek słodzący w krajach wysoko rozwiniętych, zastępując sztuczne środki słodzące, w tym aspartam, stosowane w celu obniżenia kaloryczności żywności. Zastępcze środki słodzące są też stosowane w żywności przeznaczonej dla diabetyków[1]. Mirakulina otrzymywana z owoców synsepala słodkiego jest stosunkowo droga, dlatego podjęto próby wytwarzania jej przy użyciu organizmów transgenicznych. Udało się uzyskać wytwarzające mirakulinę sałatę[9], pomidory[10] oraz kropidlaka żółtego odmiany oryzae[11]. Uprawa w systemie zamkniętym transgenicznych pomidorów pozwala uzyskać 90 μg z grama świeżej masy owoców[12]. Wniosek o rejestrację wyodrębnianej z owoców mirakuliny złożony w 1974 do amerykańskiej Agencji Żywności i Leków został odrzucony. Odmowa wywołała spekulacje o wpływie producentów cukru i syntetycznych słodzików na decyzję agencji[13]. Zaczęto natomiast stosować mirakulinę w Japonii. W Unii Europejskiej owoce synsepala mają status nowej żywności i nie mogą znaleźć się w obrocie bez przeprowadzenia oceny bezpieczeństwa[14].
Zobacz też
edytujInne białka o słodkim smaku, lub modyfikujące smak, występujące w roślinach lasów tropikalnych: taumatyna, mabinlina, brazzeina, kurkulina, monellina, pentadyna[15].
Przypisy
edytuj- ↑ a b c d K. Hiwasa-Tanase, T. Hirai, K. Kato, N. Duhita i inni. From miracle fruit to transgenic tomato: mass production of the taste-modifying protein miraculin in transgenic plants. „Plant Cell Rep”. 31 (3), s. 513–525, Mar 2012. DOI: 10.1007/s00299-011-1197-5. PMID: 22160133.
- ↑ a b S. Theerasilp, Y. Kurihara. Complete purification and characterization of the taste-modifying protein, miraculin, from miracle fruit. „J Biol Chem”. 263 (23), s. 11536–11539, Aug 1988. PMID: 3403544.
- ↑ T. Hirai, M. Sato, K. Toyooka, H.J. Sun i inni. Miraculin, a taste-modifying protein is secreted into intercellular spaces in plant cells. „J Plant Physiol”. 167 (3), s. 209–215, Feb 2010. DOI: 10.1016/j.jplph.2009.08.001. PMID: 19712996.
- ↑ K. Kurihara, L.M. Beidler. Taste-modifying protein from miracle fruit. „Science”. 161 (3847), s. 1241–1243, Sep 1968. PMID: 5673432.
- ↑ Y. Kurihara. Characteristics of antisweet substances, sweet proteins, and sweetness-inducing proteins. „Crit Rev Food Sci Nutr”. 32 (3), s. 231–252, 1992. DOI: 10.1080/10408399209527598. PMID: 1418601.
- ↑ a b S. Theerasilp, H. Hitotsuya, S. Nakajo, K. Nakaya i inni. Complete amino acid sequence and structure characterization of the taste-modifying protein, miraculin. „J Biol Chem”. 264 (12), s. 6655–6659, Apr 1989. PMID: 2708331.
- ↑ Antonella Paladino, Giovanni Colonna, Angelo M. Facchiano, Susan Costantini. Functional hypothesis on miraculin’ sweetness by a molecular dynamics approach. „Biochemical and Biophysical Research Communications”. 396 (3), s. 726–730, 2010. DOI: 10.1016/j.bbrc.2010.05.002..
- ↑ T. Misaka. Molecular mechanisms of the action of miraculin, a taste-modifying protein. „Semin Cell Dev Biol”. 24 (3), s. 222–225, Mar 2013. DOI: 10.1016/j.semcdb.2013.02.008. PMID: 23466289.
- ↑ H.J. Sun, M.L. Cui, B. Ma, H. Ezura. Functional expression of the taste-modifying protein, miraculin, in transgenic lettuce. „FEBS Lett”. 580 (2), s. 620–626, Jan 2006. DOI: 10.1016/j.febslet.2005.12.080. PMID: 16406368.
- ↑ H.J. Sun, H. Kataoka, M. Yano, H. Ezura. Genetically stable expression of functional miraculin, a new type of alternative sweetener, in transgenic tomato plants. „Plant Biotechnol J”. 5 (6), s. 768–777, Nov 2007. DOI: 10.1111/j.1467-7652.2007.00283.x. PMID: 17692073.
- ↑ Keisuke Ito, Tomiko Asakura, Yuji Morita, Ken-ichiro Nakajima, Ayako Koizumi, Akiko Shimizu-Ibuka, Katsuyoshi Masuda, Masaji Ishiguro, Tohru Terada, Jun-ichi Maruyama, Katsuhiko Kitamoto, Takumi Misaka, Keiko Abe. Microbial production of sensory-active miraculin. „Biochemical and Biophysical Research Communications”. 360 (2), s. 407–411, 2007. DOI: 10.1016/j.bbrc.2007.06.064..
- ↑ T. Hirai, G. Fukukawa, H. Kakuta, N. Fukuda i inni. Production of recombinant miraculin using transgenic tomatoes in a closed cultivation system. „J Agric Food Chem”. 58 (10), s. 6096–6101, May 2010. DOI: 10.1021/jf100414v. PMID: 20426470.
- ↑ Vikram Doctor, ET Bureau: Why hasn’t anybody managed to commercialise the miracle berry?. [w:] 2011 [on-line]. Economic Times. [dostęp 2013-09-20].
- ↑ Synsepalum dulcificum. European Commission. [dostęp 2013-09-20]. [zarchiwizowane z tego adresu (2013-09-21)].
- ↑ I. Faus. Recent developments in the characterization and biotechnological production of sweet-tasting proteins. „Appl Microbiol Biotechnol”. 53 (2), s. 145–151, Feb 2000. PMID: 10709975.