Проекты

Влияние физико-химических факторов на белки-аллергены сои и чечевицы

Работа победителя открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Биотехнологии. Молекулярная биология. Генетика» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Биохимия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1553 имени В.И. Вернадского
Предметы: Биология, Химия
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 2020 года

Актуальность

Поллиноз – аллергическая реакция на пыльцу растений. Это заболевание очень распространено и хорошо изучено. Однако у растительных белков, вызывающих его, существуют аналоги, входящие в состав пищевых продуктов, которые также являются аллергенами. Чечевица и соя – популярные продукты питания по всему миру, включая Россию, т. к. являются полезными источниками белка. Проблема аллергенности этих продуктов с каждым годом становится более актуальной, т. к. количество пациентов с аллергией на бобовые стремительно увеличивается. Сою и чечевицу обычно употребляют в пищу в приготовленном виде, поэтому необходимо понять, могут ли изменяться свойства белков аллергенов из этих растений при кулинарной обработке. В качестве объектов исследования были выбраны липид-транспортирующий белок, выделенный из чечевицы, аллерген Len c 3, и представитель гомологов пыльцевого аллергена берёзы Bet v 1, аллерген Gly m 4.

Цель

Изучение влияния физико-химических факторов, схожих с приёмами кулинарной обработки, на белки аллергенов сои и чечевицы

Задачи

  1. Методами электрофореза в ПААГ и ВЭЖХ оценить влияние температуры и pH на целостность структуры Len c 3 и Gly m 4

  2. Провести сравнительный анализ результатов действия температуры и pH на белки Len c 3 и Gly m 4

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Баня водяная

  • рН-метр

  • Оборудование для вертикального электрофореза в ПААГ

  • Оборудование для обращённо-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии

Описание

В ходе работы проводили сравнительный анализ белков до и после кипячения в условиях нейтрального и кислого рН. Результаты анализировали с помощью SDS­электрофореза в полиакриламидном геле (ПААГ) и обращённо-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ОФ-ВЭЖХ). Методом электрофореза в ПААГ было показано, что при воздействии восстанавливающего реагента β-меркаптоэтанола на исследуемые белки подвижность Gly m 4 не меняется, при этом подвижность Len с 3 становится меньше, и разрушаются димеры этого белка. Это обусловливается наличием дисульфидных связей, стабилизирующих структуру Len с 3, и способностью этого белка к агрегации. Методом ВЭЖХ показано, что Gly m 4 обладает более сильными гидрофобными свойствами, чем Len с 3. Кроме того, на хроматограммах Gly m 4 после кипячения в условиях нейтрального и кислого рН наблюдались дополнительные пики, отсутствующие на хроматограмме белка до кипячения. В результате электрофореза в ПААГ показано, что после кипячения в условиях нейтрального и кислого рН структура Gly m 4 теряет свою целостность и распадается на несколько фрагментов, которые, вероятно, отражаются дополнительными пиками на соответствующих хроматограммах. Однако данные условия не оказывают воздействия на целостность Len с 3. Этим, в том числе, могут быть обусловлены различия в аллергенных свойствах исследуемых белков.

Электрофореграмма белков в присутствии и без ?-меркаптоэтанола

Результаты работы/выводы

  1. Методом электрофореза в ПААГ были подтверждены литературные данные о том, что в структуре белка Len c 3 есть S-S связи

  2. Установлено, что под воздействием нейтрального кипячения и кипячения в кислой среде Gly m 4 теряет свою целостность и распадается на несколько фрагментов, в то время как данные условия не оказывают воздействия на целостность Len c 3

  3. Структура Len c 3 более устойчива к действию внешних физико-химических факторов, моделирующих процесс приготовления пищи, чем Gly m 4

Перспективы использования результатов работы

Полученные результаты свидетельствуют о принципиальной возможности изменения свойств аллергенных белков при помощи воздействий, аналогичных кулинарной обработке. В наибольшей степени это оказалось применимо к белку Gly m 4, выделенному из сои. Белок чечевицы Len c 3, оказался более устойчив к оказанным воздействиям, возможно из-за наличия в его структуре S-S связей. Эти предположения нуждаются в дальнейшей экспериментальной проверке.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

ФГБУН Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН