Post on 22-Dec-2015
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DRA GLORIA DAVILA ORTIZ
ESTRUCTURA-FUNCIONY SU IMPORTANCIA EN EL
BIENESTAR HUMANO
PROBLEMAS DE NUTRICIÒN
Exceso Carencia
Diabetes Hipertensiòn Cancer
Desnutrición
Diversidad vegetal y animal
Desnutrición y Enfermedades
Son las biomoléculas más versátiles y diversas
Proteínas Protos Principal o primero
Estructura Primaria
Estructura Secundaria
Estructura Terciaria Estructura Cuaternaria
Las proteínas se sintetizan dependiendo de cómo se encuentren regulados los
genes que las codifican
Seres vivos
Datos/informació
n
Genes y proteínas
FUNCIONESContráctiles
Estructural Toxinas
¿Hay algo que las proteínas no puedan
hacer?
Reserva
Protección anticuerpos
Transporte
EnzimasHormonas
Alimentos/ Nutrientes
Carbohidratos Lípidos Proteínas/péptidos
Propiedades físicas y sensoriales
Valor nutricional
Efecto benéfico en la salud
Información Datos
Procesar analizar
Herramientas computacionales
Bases de datos
Predicciones
Modelos
AlimentarSatisfacerNutrirPrevenir
Las Proteínas en los Alimentos
RELACION ANTIGENO-ANTICUERPO
Antígeno Anticuerpo Interacción
RELACION ESTRUCTURA-FUNCION
Vecchi y Añón, 2009
Modelos del acoplamiento de los complejos ECA-ALEP (izquierda) y ECA-VIKP (derecha) correspondientes a la conformación mas frecuente
Composición y secuencia de aminoácidos
EstructuraPropiedades FuncionalesPropiedades Sensoriales
PROTEÍNAS
PROPIEDADES FUNCIONALES DE LAS PROTEÍNAS EN LOS
ALIMENTOS Solubilidad
Solvatación de la
proteína
(pH)
Absorción de agua
Enlaces de hidrógeno
Gelificación
Atrapamiento de agua
Viscoelasticidad
EmulsificaciónAdsorción y
formación de una película
en la interfase
Enlazando aceite libre
Absorción
Formación de Espuma
ESTABILIDAD METABÓLICA DE LOS ALIMENTOS
Proteínas Animales vs Proteínas Vegetales
Y M H K W
Proteínas Animales vs Proteínas Vegetales
• Bases de datos de proteínas. • Bases de datos de péptidos.
Bases de datos
• Estructura secundaria.• Simulación de la proteólisis.Predicciones
Simulación proteólisis: BIOPEP, PeptideCutter, PoPS.
Información de enzimas y condiciones óptimas: MEROPS, BRENDA, CutDB
Estructura secundaria: UniProt, ExPASy, GOR V y PreSSAPro.
Proteínas de Leguminosas
Mejoran la calidad nutritiva y funcional
Ringe y Love (1988); Lqari y col.; (2002); Horax y col. (2004)
Alternativas de Consumo de
Proteínas Vegetales
Aislados Proteínicos
Aprovechamiento de Proteínas de Origen Vegetal
•Concentrados y aislados proteínicos
•Limitaciones para su aplicación en la industria alimentaria
•Desarrollo de procesos de hidrólisis
HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DE AISLADOS PROTEÍNICOS
El empleo de hidrolizados proteínicos se ha incrementado en la industria alimentaria ya que presentan mejores características en comparación con la proteína nativa.
ALTERNATIVAS DE CONSUMO DE PROTEÍNAS VEGETALES
Bajo Grado de Hidrólisis (<10%)
Solubilidad
Poder emulsificante
Absorción de aceite
Capacidad espumante
Alto Grado de Hidrólisis (<10%)
Alimentación para ancianos
Nutrición clínica
Nutrición deportiva
Alimentos hipoalergénicos
Manninen (2004); Euston y col. (2001)
HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DE AISLADOS PROTEÍNICOS
• Proceso que emula al aparato digestivo• Ideal para metabolizar la proteína vegetal• Mejora características nutrimentales
Aislados Proteínicos
PIlRE
EAY
Pl
V
PP
Péptidos y Aminoácidos
Hidrólisis
SYLLHFPHIYVRD
LHFPHIYVRD
FPHIYVRD
RFPSFGPPR
PSFGPPR
Los tripéptidos VPP y IPP interactúan con la ECA a través de un mecanismo semejante al de los fármacos empleados para su inhibición, uniéndose a los residuos hidrofóbicos del sitio activo de la enzima mediante puentes de hidrogeno principalmente al subsitio S2'
La actividad antioxidante de los péptidos se atribuye a diferentes aminoácidos o secuencias aminoacídicas.
Val, Leu, Pro, His, Tir, Trp, Asp y Gln son aminoácidos antioxidantes.
La actividad antioxidante de Trp y Tir puede explicarse debido a la especial capacidad que tienen los grupos fenólico e indólico de actuar como donadores de hidrógeno. En este sentido los radicales fenoxilo e indoilo son mucho más estables y tienen un período de vida mayor que los radicales peróxido, de esta manera la reacción de propagación de radicales mediada por la cadena de peroxidación es inhibida.
Nakamura y col., 2004; Megías y col., 2004;Neves y col., 2004; Hong y col., 2005; Yang y col., 2003
Membrana
Presión
RetenidoAlimentación
Permeado: Agua+ AA +Proteínas
ULTRAFILTRACIÓN
Técnica de separación selectiva usada tanto para concentrar como para purificar compuestos de alto y medio peso molecular.
Alimentación
Matriz
Fracciones peptídicas
Cromatografía de filtración en gel
Cromatografía sólido-líquido que separa moléculas en función de su tamaño.
Fase estacionaria = Gel constituido por partículas esféricas con poros de determinado tamaño
Las moléculas pequeñas difunden a través de los poros del gel haciendo lento su paso por columna mientras que las grandes tienen una ruta mas corta y directa a través de la misma.
Inyector
Detector
Cromatograma
Cromatografía líquida de alta eficiencia
El proceso de separación se define como la transferencia de masas entre una fase estacionaria y una móvil.
Dentro de la columna la mezcla se separa en sus componentes en función de su interacción entre las dos fases.
Esta separación puede ser modificada eligiendo tanto la fase móvil como la estacionaria, el flujo de la fase móvil o la temperatura de la separación.
Actividad biológica de las fracciones obtenidas por ultrafiltración a partir de los hidrolizados.
Fracción peptídica
Alcalasa®-Flavourzyme® Pepsina-Pancreatina
IC50 (mg/mL)
TEAC (mM/mg de proteína)
IC50 (mg/mL)
TEAC (mM/mg de proteína)
> 10 kD 0.268ª 260.52ª 4.15ª 170.48ª
5-10 kD 0.268ª 484.78b 4.19ª 442.00b
3-5 kD 0.107b 642.32c 3.27b 518.79c
1-3 kD 0.049c 840.38d 2.33c 857.42d
< 1 kD 0.001d 888.43d 0.01d 1985.50e
a-eValores con letras diferentes en la misma fila denotan diferencia significativa (p<0.05).
Concentración de proteína de las fracciones peptídicas obtenidas por cromatografía de filtración en gel.
FracciónConcentración (mg/mL)
Alcalase®-Flavourzyme® Pepsina-PancreatinaF0 106.41a 101.03c
F1 71.44d 109.99b
F2 91.17b 116.27a
F3 79.51d 107.31b
F4 100.13a 95.65d
F5 54.41e 92.06d
F6 86.68c 80.41e
F7 50.82e 107.31b
F8 81.31c 92.06d
F9 84.00c 75.03e
F10 52.62e 45.44f
a-fValores con letras diferentes en la misma fila denotan diferencia significativa (p<0.05).
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 6000.0
0.5
1.0
1.5
2.0
F0
F1
F2
F3
F4F7
F5F6 F8
F9F10
Volumen de elución (mL)
Ab
sorb
anci
a (2
80 n
m)
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 6000.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Volumen de elución (mL)
Ab
so
rba
nc
ia (
28
0 n
m)
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 6000.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Volumen de elución (mL)
Ab
sorb
anci
a (2
80 n
m)
SI SII SIII SIV SV SVI
Perfil cromatográfico de filtración en gel (columna Sephadex G-50) de la fracción de <1 kDa obtenida por ultrafiltración del hidrolizado proteínico de frijol endurecido con el sistema enzimático secuencial Alcalase®-Flavourzyme®.
F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F100
10
20
30
40
50
60
35.9b 35.2b 34.0b
40.6b37.1b
21.3a
57.8c
40.6b37.7b
40.3b 39.3b
% d
e I
nh
ibic
ión
de
la
EC
A
F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F100
10
20
30
40
50
60
% d
e In
hib
ició
n d
e la
EC
A
Porcentaje de inhibición de la ECA de las fracciones obtenidas por cromatografía de filtración en gel de la fracción de <1 kDa del hidrolizado proteínico de frijol endurecido con el sistema enzimático secuencial Alcalase®-Flavourzyme®.
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 6000.0
0.5
1.0
1.5
2.0
F0
F1
F2
F3
F4
F7
F5
F6
F8
F9
F10
Volumen de elución (mL)
Ab
so
rba
nc
ia (
28
0 n
m)
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 6000.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Volumen de elución (mL)
Ab
so
rba
nc
ia (
28
0 n
m)
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 6000.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Volumen de elución (mL)
Ab
sorb
anci
a (2
80 n
m)
SI SII SIII SIV SV SVI
Perfil cromatográfico de filtración en gel (columna Sephadex G-50) de la fracción de <1 kDa obtenida por ultrafiltración del hidrolizado proteínico de frijol endurecido con el sistema enzimático secuencial Pepsina-Pancreatina.
Valores de TEAC y porcentajes de inhibición de las fracciones peptídicas obtenidas por cromatografía de filtración en gel.
Fracción TEAC (mM) Inhibición (%)F0 1.01c 16.25c
F1 1.28d 24.28d
F2 1.24d 23.21d
F3 0.97bc 14.93bc
F4 0.86b 11.79b
F5 0.92bc 13.55bc
F6 0.91bc 13.30bc
F7 0.89b 12.80b
F8 0.75a 8.47a
F9 0.72a 7.59a
F10 0.67a 6.09a
a-dValores con letras diferentes en la misma fila denotan diferencia significativa (p<0.05).
F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F100
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
1,000bcde1,163e
1,070bcde901abc 901abc958abcd
1,134de
834ab 815a 961abcd
6,922f
F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F100
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
TE
AC
mM
/mg
de
pro
teín
a
Valores de TEAC de las fracciones peptídicas obtenidas por cromatografía de filtración en gel de la fracción de <1 kDa del hidrolizado proteínico de frijol endurecido con el sistema enzimático secuencial de Pepsina-Pancreatina.
Proteómica
Peptidómica
Péptidos bioactivo
s
Bioinformática y
Quimiometría
Estudio y caracterización de todo el conjunto de
proteínas expresadas de un genoma (proteoma)
Proteómica
Proteómica
Peptidómica
Péptidos bioactivo
s
Bioinformática y
Quimiometría
Peptidómica
Historia
Propiedades
funcionales
Alergenicidad
Sensoriales
Área de la ciencia enfocada en la composición, interacciones y
propiedades del peptidoma, así como las metodologías aplicadas para su
estudio
Proteómica
Peptidómica
Péptidos bioactivo
s
Bioinformática y
Quimiometría
Péptidos Bioactivo
s
Actividad biológica: influencia benéfica o negativa de un
compuesto sobre las funciones fisiológicas de un organismo
Antihipertensiva Antioxidante
Opiode Neuropéptido
AnticancerígenoInmunomodulador
a
Proteómica
Peptidómica
Péptidos bioactivo
s
Bioinformática y
Quimiometría
Bioinformática y
Quimiometría
Disciplina química que utiliza métodos matemáticos y estadísticos para diseñar o seleccionar procedimientos de medida y
experimentos óptimos, y para proporcionar la máxima información química mediante el
análisis de datos químicos.
Interpretar datos obtener información útil.
Procesos para transformar datos complejos.
BioinformáticaBioinformática es un campo de la ciencia en el cual confluyen varias disciplinas tales como:
biología, computación y tecnología de la información.
Organismos Datos Procesa/analiza
•Bases de datos de proteínas.
•Bases de datos de péptidos.
•Parámetros fisicoquímicos.
Bases de datos
•Estructura secundaria.
•Simulación de la proteólisis.
Predicciones
•Relaciones matemáticas.
•Modelos tridimensionales.
Modelos
Bioinformática
NUTRIGENÓMICA
GenómicaExpresión de genes
ProteómicaSíntesis de proteínas
MetabólomicaMetabolismo
Modulación de nutrientesModulación de nutrientesModulación de nutrientes
Resultado de Salud Positivo
Prevención de
enfermedades
Bases de datos de sistemas biológicos y
bioinformática
Métodos in silicoBases de datos de proteínas y
péptidos
Análisis Quimiométri
co
Péptidos bioactivos
Nutrientes/alimento
Carbohidratos, lípidos y proteínas
DigestiónAbsorción
DistribuciónMetabolism
oSecreción hormonal inducida por la dieta
Zinc
Ácidos grasosRetinol
Vitamina D
Folato
Receptores nucleares
Factores de trascripción
mRNAt urnoverProteínas turnover
Regulación alostérica y
cinética
Conectividad
Conectividad
RNA m
Bioinformática e interpretación de resultados
Proteína
Modificaciones
epigenéticasMetabolito
NutrientesDNA
Factores detranscripción
RNA
Transcripción
Proteínas
Traducc
ión
Metabolitos
Anabolismo y Catabolismo
Convers
ión
enzi
máti
ca
Modificaciones
Postractucciona
les
NUTRIGENÓMICA: ALIMENTOS PERSONALIZADOS
BIENESTAR
MÉXICO PRODUCE LEGUMINOSAS CUYAS
PROTEINAS HIDROLIZADAS SATISFACEN, ALIMENTAN,
NUTREN, PROTEGEN LA SALUD Y DAN BIENESTAR AL SER
HUMANO