Enzymatic cross-linking of β-casein and its impact on digestibility and allergenicity

Protein modification via enzymatic cross-linking is an attractive way for altering food structure so as to create products with increased quality and nutritional value. These modifications are expected to affect not only the structure and physico-chemical properties of proteins but also their physiological characteristics, such as digestibility in the GI-tract and allergenicity. Protein cross-linking enzymes such as transglutaminases are currently commercially available, but also other types of cross-linking enzymes are being explored intensively. In this study, enzymatic cross-linking of β-casein, the most abundant bovine milk protein, was studied. Enzymatic cross-linking reactions were performed by fungal Trichoderma reesei tyrosinase (TrTyr) and the performance of the enzyme was compared to that of transglutaminase from Streptoverticillium mobaraense (Tgase). Enzymatic cross-linking reactions were followed by different analytical techniques, such as size exclusion chromatography -Ultra violet/Visible multi angle light scattering (SEC-UV/Vis-MALLS), phosphorus nuclear magnetic resonance spectroscopy (31P-NMR), atomic force (AFM) and matrix-assisted laser desorption/ionisation-time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS). The research results showed that in both cases cross-linking of β-casein resulted in the formation of high molecular mass (MM ca. 1 350 kg mol-1), disk-shaped nanoparticles when the highest enzyme dosage and longest incubation times were used. According to SEC-UV/Vis-MALLS data, commercial β-casein was cross-linked almost completely when TrTyr and Tgase were used as cross-linking enzymes. In the case of TrTyr, high degree of cross-linking was confirmed by 31P-NMR where it was shown that 91 % of the tyrosine side-chains were involved in the cross-linking. The impact of enzymatic cross-linking of β-casein on in vitro digestibility by pepsin was followed by various analytical techniques. The research results demonstrated that enzymatically cross-linked β-casein was stable under the acidic conditions present in the stomach. Furthermore, it was found that cross-linked β-casein was more resistant to pepsin digestion when compared to that of non modified β-casein. The effects of enzymatic cross-linking of β-casein on allergenicity were also studied by different biochemical test methods. On the basis of the research results, enzymatic cross-linking decreased allergenicity of native β-casein by 14 % when cross-linked by TrTyr and by 6 % after treatment by Tgase. It can be concluded that in addition to the basic understanding of the reaction mechanism of TrTyr on protein matrix, the research results obtained in this study can have high impact on various applications like food, cosmetic, medical, textile and packing sectors.

Novel insights on functions of myotilin/palladin family members

Poikkijuovaisen luuranko- ja sydänlihaksen supistumisyksikkö, sarkomeeri, koostuu tarkoin järjestyneistä aktiini- ja myosiinisäikeistä. Rakenne eroaa muista solutyypeistä, joissa aktiinisäikeistö muovautuu jatkuvasti ja sen järjestyminen säätelee solun muotoa, solujakautumista, soluliikettä ja solunsisäisten organellien kuljetusta. Myotilin, palladin ja myopalladin kuuluvat proteiiniperheeseen, jonka yhteispiirteenä ovat immunoglobuliinin kaltaiset (Igl) domeenit. Proteiinit liittyvät aktiinitukirankaan ja niiden arvellaan toimivan solutukirangan rakenne-elementteinä ja säätelijöinä. Myotilinia ja myopalladinia ilmennetään poikkijuovaisessa lihaksessa. Sen sijaan palladinin eri silmukointimuotoja tavataan monissa kudostyypeissä kuten hermostossa, ja eri muodoilla saattaa olla solutyypistä riippuvia tehtäviä. Poikkijuovaisessa lihaksessa kaikki perheen jäsenet sijaitsevat aktiinisäikeitä yhdistävässä Z-levyssä ja ne sitovat Z-levyn rakenneproteiinia, -aktiniinia. Myotilingeenin pistemutaatiot johtavat periytyviin lihastauteihin, kun taas palladinin mutaatioiden on kuvattu liittyvän periytyvään haimasyöpään ja lisääntyneeseen sydäninfarktin riskiin. Tässä tutkimuksessa selvitettin myotilinin ja pallainin toimintaa. Kokeissa löydettiin uusia palladinin 90-92kDa alatyyppiin sitoutuvia proteiineja. Yksi niistä on aktiinidynamiikkaa säätelevä profilin. Profilinilla on kahdenlaisia tehtäviä; se edesauttaa aktiinisäikeiden muodostumista, mutta se voi myös eristää yksittäisiä aktiinimolekyylejä ja edistää säikeiden hajoamista. Solutasolla palladinin ja profilinin sijainti on yhtenevä runsaasti aktiinia sisältävillä solujen reuna-alueilla. Palladinin ja profilinin sidos on heikko ja hyvin dynaaminen, joka sopii palladinin tehtävään aktiinisäideiden muodostumisen koordinoijana. Toinen palladinin sitoutumiskumppani on aktiinisäikeitä yhteensitova -aktiniini. -Aktiniini liittää solutukirangan solukalvon proteiineihin ja ankkuroi solunsisäisiä viestintämolekyylejä. Sitoutumista välittävä alue on hyvin samankaltainen palladinissa ja myotilinissa. Luurankolihaksen liiallinen toistuva venytys muuttaa Z-levyjen rakennetta ja muotoa. Prosessin aikana syntyy uusia aktiinifilamenttejä sisältäviä tiivistymiä ja lopulta uusia sarkomeereja. Löydöstemme perusteella myotilinin uudelleenjärjestyminen noudattaa aktiinin muutoksia. Tämä viittaa siihen, että myotilin liittää yhteen uudismuodostuvia aktiinisäikeitä ja vakauttaa niitä. Myotilin saattaa myös ankkuroida viesti- tai rakennemolekyylejä, joiden tehtävänä on edesauttaa Z-levyjen uudismuodostusta. Tulostemme perusteella arvelemme, että myotilin toimii Z-levyjen rakenteen vakaajana ja aktiinisäikeiden säätelijänä. Palladinin puute johtaa sikiöaikaiseen kuolemaan hiirillä, mutta myotilinin puutoksella ei ole samanlaisia vaikutuksia. Tuotettujen myotilin poistogeenisten hiirten todetiin syntyvän ja kehittyvän normaalisti eikä niillä esiintynyt rakenteellisia tai toiminnallisia häiriöitä. Toisaalta aiemmissa kokeissa, joissa hiirille on siirretty ihmisen lihastautia aikaansaava myotilingeeni, nähdään samankaltaisia kuin sairailla ihmisillä. Näin ollen muuntunut myotilin näyttä olevan lihaksen toiminnalle haitallisempi kuin myotilinin puute. Myotilinin ja palladinin yhteisvaikutusta selvittääksemme risteytimme myotilin poistegeenisen hiiren ja hiirilinjan, joka ilmentää puutteellisesti palladinin 200 kDa muotoa. Puutteellisesti 200 kDa palladinia ilmentävien hiirten sydänlihaksessa todettiin vähäisiä hienorakenteen muutoksia, mutta risteytetyillä hiirillä tavattiin rakenteellisia ja toiminnallisia muutoksia myös luurankolihaksessa. Tulosten perusteella voidaan todeta, että palladinin 200 kDa muoto säätelee sydänlihassolujen rakennetta. Luurankolihaksessa sen sijaan myotilinilla ja palladinilla näyttäisi olevan päällekkäisiä tehtäviä.

Agreement Patterns in English : Diachronic Corpus Studies on Common-Number Pronouns

This study reports a diachronic corpus investigation of common-number pronouns used to convey unknown or otherwise unspecified reference. The study charts agreement patterns in these pronouns in various diachronic and synchronic corpora. The objective is to provide base-line data on variant frequencies and distributions in the history of English, as there are no previous systematic corpus-based observations on this topic. This study seeks to answer the questions of how pronoun use is linked with the overall typological development in English and how their diachronic evolution is embedded in the linguistic and social structures in which they are used. The theoretical framework draws on corpus linguistics and historical sociolinguistics, grammaticalisation, diachronic typology, and multivariate analysis of modelling sociolinguistic variation. The method employs quantitative corpus analyses from two main electronic corpora, one from Modern English and the other from Present-day English. The Modern English material is the Corpus of Early English Correspondence, and the time frame covered is 1500-1800. The written component of the British National Corpus is used in the Present-day English investigations. In addition, the study draws supplementary data from other electronic corpora. The material is used to compare the frequencies and distributions of common-number pronouns between these two time periods. The study limits the common-number uses to two subsystems, one anaphoric to grammatically singular antecedents and one cataphoric, in which the pronoun is followed by a relative clause. Various statistical tools are used to process the data, ranging from cross-tabulations to multivariate VARBRUL analyses in which the effects of sociolinguistic and systemic parameters are assessed to model their impact on the dependent variable. This study shows how one pronoun type has extended its uses in both subsystems, an increase linked with grammaticalisation and the changes in other pronouns in English through the centuries. The variationist sociolinguistic analysis charts how grammaticalisation in the subsystems is embedded in the linguistic and social structures in which the pronouns are used. The study suggests a scale of two statistical generalisations of various sociolinguistic factors which contribute to grammaticalisation and its embedding at various stages of the process.

A cross-linguistic study of lexical iconicity and its manifestation in bird names

Abstract This dissertation is a cross-linguistic study of lexical iconicity. The study is based on a genealogically stratified sample of 237 languages. The aim is to contribute with an empirical study to the growing dialogue focusing on different forms of lexical iconicity. The conceptual framework of the present study is based on an analysis of types and means of lexical iconicity in the sample languages. Archaeological and cultural evidence are used to tie lexical iconicity to its context. Phenomena related to lexical iconicity are studied both cross-linguistically and language-specifically. The cognitive difference between imitation and symbolism is essential. Lexical iconicity is not only about the iconic relationship between form and referents, but also about how certain iconic properties may become conventional, means used to create sound symbolism. All the sample languages show some evidence of lexical iconicity, demonstrating that it is a universal feature. Nine comparisons of onomatopoeic verbs and nouns, with samples varying between six and 141 languages, show that typologically highly different languages use similar means for creating words based on sound imitation. Two cross-linguistic comparisons of bird names demonstrate that a vast majority of the Eurasian names of the common cuckoo and the world-wide names of crow and raven of the 141 genera are onomatopoeic.