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Monelino

La monelina , una proteína dulce , fue descubierta en 1969 en el fruto del arbusto de África occidental conocido como baya de la serendipia ( Dioscoreophyllum cumminsii ); se in...

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La monelina , una proteína dulce , fue descubierta en 1969 en el fruto del arbusto de África occidental conocido como baya de la serendipia ( Dioscoreophyllum cumminsii ); se informó por primera vez como un carbohidrato . [2] La proteína recibió su nombre en 1972 en honor al Monell Chemical Senses Center en Filadelfia , EE. UU., donde fue aislada y caracterizada. [3]

Composición de proteínas

El peso molecular de la monelina es de 10,7 kDa . Tiene dos cadenas polipeptídicas asociadas de forma no covalente: una secuencia de cadena A con 44 residuos de aminoácidos y una cadena B con 50 residuos. [3] [4]

Cadena de monelina A (44 AA):
REIKGYEYQL YVYASDKLFR ADISEDYKTR GRKLLRFNGP VPPP
Cadena de monelina B (50 AA): GEWEIIDIGP FTQNLGKFAV DEENKIGQYG RLTFNKVIRP CMKKTIYEEN

Secuencia de aminoácidos de la proteína dulce monelina adaptada de la base de datos biológica de proteínas Swiss-Prot. [5] [6]

La monelina tiene una estructura secundaria que consta de cinco cadenas beta que forman una lámina beta antiparalela y una hélice alfa de 17 residuos. [1]

En su forma natural, la monelina se compone de las dos cadenas que se muestran arriba ( PDB : 3MON ), pero la proteína es inestable a altas temperaturas o en extremos de pH. [1] Para mejorar su estabilidad, se crearon proteínas monelina de cadena sencilla en las que las dos cadenas naturales se unen a través de un enlace dipeptídico Gly-Phe. [1] Esta versión modificada de la proteína (MNEI) se ha estudiado utilizando RMN y difracción de rayos X.

Además de su estructura secundaria, se localizaron cuatro iones de sulfato unidos de forma estable en la proteína monelina, tres en la cara cóncava de la proteína y uno en la cara convexa de la proteína. [1] El ion de sulfato en la cara convexa de la proteína es de particular interés porque se encuentra adyacente a un parche de potencial de superficie positivo, que puede ser importante en las interacciones electrostáticas con el receptor de proteína de sabor dulce negativo T1R2-T1R3. [1]

Propiedades de dulzura

Los humanos y algunos primates del Viejo Mundo perciben la monelina como dulce, pero otros mamíferos no la prefieren. [1] La dulzura relativa de la monelina varía de 800 a 2000 veces más dulce que la sacarosa, dependiendo de la referencia dulce con la que se la evalúe. Se informa que es entre 1500 y 2000 veces más dulce que una solución de sacarosa al 7 % en peso [7] [8] [9] y 800 veces más dulce que la sacarosa cuando se compara con una solución de sacarosa al 5 % en peso. [10]

La monelina tiene un inicio lento de dulzor y un regusto persistente. Al igual que la miraculina , el dulzor de la monelina depende del pH; la proteína es insípida por debajo de un pH de 2 y por encima de un pH de 9. Mezclar la proteína dulce con edulcorantes intensos o de volumen reduce el dulzor persistente y muestra un efecto dulce sinérgico. [11]
El calor por encima de 50 °C a un pH bajo desnaturaliza las proteínas de la monelina, lo que provoca una pérdida del dulzor. [11]

Hasta el momento se han descrito cinco proteínas dulces de alta intensidad: monelina (1969), taumatina (1972), pentadina (1989), mabinlina (1983) y brazzeína (1994). [12]

Como edulcorante

La monelina puede ser útil para endulzar algunos alimentos y bebidas, ya que es una proteína fácilmente soluble en agua debido a sus propiedades hidrófilas. Sin embargo, puede tener una aplicación limitada porque se desnaturaliza en condiciones de alta temperatura, lo que la hace inadecuada para alimentos procesados. Puede ser relevante como edulcorante de mesa sin carbohidratos, especialmente para personas como los diabéticos que deben controlar su ingesta de azúcar. [1]
Además, la monelina es costosa de extraer de la fruta y la planta es difícil de cultivar. Se están investigando producciones alternativas como la síntesis química y la expresión en microorganismos . Por ejemplo, la monelina se ha expresado con éxito en levadura ( Candida utilis ) [13] y se ha sintetizado mediante el método de fase sólida. [14] Se descubrió que la monelina sintética producida por levadura era 4000 veces más dulce que la sacarosa en comparación con una solución de azúcar al 0,6%.
Los problemas legales son la principal barrera para su uso generalizado como edulcorante, ya que la monelina no tiene estatus legal en la Unión Europea o los Estados Unidos . Sin embargo, está aprobado en Japón como un aditivo inofensivo , según la Lista de aditivos alimentarios existentes publicada por el Ministerio de Salud y Bienestar (publicada en inglés por JETRO ).

Véase también

Referencias

  1. ^ abcdefgh PDB : 2O9U ​; Hobbs JR, Munger SD, Conn GL (marzo de 2007). "Monellin (MNEI) a una resolución de 1,15 A". Acta Crystallographica Sección F . 63 (Pt 3): 162–7. doi :10.1107/S1744309107005271. PMC  2330190 . PMID  17329805.
  2. ^ GE Inglett, JF May. Bayas de Serendipity: fuente de un nuevo edulcorante intenso. J Food Sci 1969, 34:408-411.
  3. ^ ab Morris JA, Martenson R, Deibler G, Cagan RH (enero de 1973). "Caracterización de la monelina, una proteína de sabor dulce". J. Biol. Chem . 248 (2): 534–9. doi : 10.1016/S0021-9258(19)44407-4 . PMID  4684691.
  4. ^ Ogata C, Hatada M, Tomlinson G, Shin WC, Kim SH (1987). "Estructura cristalina de la proteína intensamente dulce monelina". Nature . 328 (6132): 739–42. Bibcode :1987Natur.328..739O. doi :10.1038/328739a0. PMID  3614382. S2CID  4323370.
  5. ^ Entrada de la base de datos UniProtKB/Swiss-Prot n.° P02881
  6. ^ Entrada de la base de datos UniProtKB/Swiss-Prot n.° P02882
  7. ^ Kim NC, Kinghorn AD (diciembre de 2002). "Compuestos altamente dulces de origen vegetal". Arch. Pharm. Res . 25 (6): 725–46. doi :10.1007/BF02976987. PMID  12510821. S2CID  2265958.
  8. ^ Gelardi, Robert C.; Nabors, Lyn O'Brien (1991). Edulcorantes alternativos . Nueva York: M. Dekker. ISBN 0-8247-8475-8.
  9. ^ AD kinghorn y CM Compadre. Edulcorantes de alta potencia menos comunes. En Alternative Sweeteners: Second Edition, Revised and Expanded, L O'Brien Nabors, Ed., Nueva York, 1991. ISBN 0-8247-8475-8 . 
  10. ^ Patente estadounidense 4122205, Burge MLE, Nechutny Z, "Composiciones edulcorantes que contienen edulcorantes proteicos", expedida el 24 de octubre de 1978 
  11. ^ ab Nabors, Lyn O'Brien; Lyn O'Brien-Nabors (2001). Edulcorantes alternativos / editado por Lyn O'Brien Nabors . Nueva York, NY: Marcel Dekker. ISBN 0-8247-0437-1.
  12. ^ Biopolímeros. Volumen 8. Poliamidas y materiales proteínicos complejos II. Proteínas de sabor dulce. I Faus y H Sisniega. p203-209. 2004. Eds. Wiley-VCH. ISBN 3-527-30223-9 . 
  13. ^ XL Zhang, T Ito, K Kondo, T Kobayashi y H Honda. Producción de monelina recombinante de cadena sencilla mediante cultivo de alta densidad celular de Candida utilis genéticamente modificada utilizando una alimentación limitada de iones de sodio. Journal of Chemical Engineering of Japan 2002. 35: 654-659.
  14. ^ M Kohmura, T Mizukoshi, N Nio, EI Suzuki e Y Ariyoshi. Relaciones estructura-gusto de la proteína dulce monelina. Pura aplicación. Química, vol. 74, 1235-1242, 2002.
  • Medios relacionados con Monellin en Wikimedia Commons
  • Monellin, molécula del mes del PDB
  • Resumen de toda la información estructural disponible en el PDB para UniProt : P02881 (cadena A de Monelina) en PDBe-KB .
  • Resumen de toda la información estructural disponible en el PDB para UniProt : P02882 (cadena B de Monelina) en PDBe-KB .
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