Protein cross-linking with oxidative enzymes and transglutaminase : Effects in meat protein systems

The effects of tyrosinase, laccase and transglutaminase (TG) were studied in different meat protein systems. The study was focused on the effects of the enzymes on the gel formation properties of myofibrils, and on the textural and water-holding properties of the heated meat systems. The cross-linking efficiency of a novel Trichoderma reesei tyrosinase was compared to that of the commercial Agaricus bisporus tyrosinase. Trichoderma tyrosinase was found to be superior compared to the Agaricus enzyme in its protein cross-linking efficiency and in the incorporation of a small molecule into a complex proteinaceous substrate. Tyrosinase, laccase and TG all polymerised myofibrillar proteins, but laccase was also found to cause protein fragmentation. A positive connection between covalent cross-link and gel formation was observed with tyrosinase and TG. Laccase was able to increase the gel formation only slightly. With an excessive laccase dosage the gel formation declined due to protein fragmentation. Tyrosinase, laccase and TG had different effects on the texture and water-holding of the heated chicken breast meat homogenates. Tyrosinase improved the firmness of the homogenate gels free of phosphate and with a low amount of meat. TG improved the firmness of all studied homogenates. Laccase weakened the gel firmness of the low-meat, low-salt and low-salt/phosphate homogenates and maintained the firmness on the control level in the homogenate free of phosphate. Tyrosinase was the only enzyme capable of reducing the weight loss in the homogenates containing a low amount of meat and a low amount of NaCl. TG was the only enzyme that could positively affect the firmness of the homogenate gel containing both low NaCl and phosphate amounts. In pilot scale the test products were made of coarsely ground chicken breast fillet with a moderate amount of salt. Increasining the amount of meat, salt and TG contents favoured the development of firmness of the test products. The evaporation loss decreased slightly along with increasing TG and NaCl amounts in the experimental conditions used, indicating a positive interaction between these two factors. In this work it was shown that tyrosinase, laccase and TG affected the same myofibrillar proteins, i.e. myosin and troponin T. However, these enzymes had distinguishable effects on the gel formation of a myofibril system as well as on the textural and water-holding properties of the finely ground meat homogenates, reflecting distinctions at least in the reaction mechanisms and target amino acid availability in the protein substrates for these enzymes.

POP-inhibiittorin KYP-2047 vaikutukset angiogeneesiin in vitro

Angiogeneesi on tärkeä ilmiö elimistön fysiologiassa, mutta myös lukuisissa patologisissa tiloissa. Angiogeneesi on monivaiheinen prosessi, joka sisältää angiogeneesiä indusoivia ja sitä inhiboivia tekijöitä tasapainossa keskenään. Useat tutkimukset puoltavat sitä, että tymosiini ȕ4 (Tȕ4) ja tetrapeptidi Ac-SDKP (N-asetyyliseryyli- aspartyyli-lysyyli-proliini) indusoivat angiogeneesiä in vitro ja in vivo. Tutkimukset viittaavat myös siihen, että prolyylioligopeptidaasi (POP) hydrolysoi peptidifragmentin Ac- SDKP Tȕ4:n (43 ah) proliinin jälkeen. POP on laajalti esiintyvä seriiniproteaasi, joka pystyy pilkkomaan vain alle 30 aminohapon oligopeptidejä. Tȕ4:n tulee siksi pilkkoutua ensin jonkin, vielä tuntemattoman peptidaasin johdosta. POP:ia on löydetty eniten aivoista, minkä vuoksi sitä on tutkittu varsinkin muistin ja oppimisen häiriötiloissa sekä neurodegeneratiivisten sairausten yhteydessä. POP:in todellinen fysiologinen merkitys on kuitenkin vielä selvittämättä. Tämän pro gradun kirjallisuusosiossa selvitetään angiogeneesiin liittyvien tekijöiden yhteyksiä sekä kuvataan angiogeenisten Tȕ4:n, Ac-SDKP:n ja POP:in ominaisuuksia, esiintymistä ja toimintaa. Kokeellisen osion tarkoituksena oli osoittaa, osallistuvatko POP ja Tȕ4 tetrapeptidin Ac-SDKP muodostumiseen ja kapillaarimuodostumiseen ja edelleen, voidaanko POPaktiivisuutta, tetrapeptidi- ja kapillaarimuodostumista estää spesifisellä POP-inhibiittorilla, KYP-2047:llä. Kokeellinen osa oli kaksiosainen. Ensimmäisessä osassa tutkittiin POPaktiivisuutta ja suoritettiin Ac-SDKP –pitoisuusmittauksia ajanjaksolla 0-180 min Wistarkannan rotista tehdyillä homogenaateilla. Tutkimusryhminä olivat 0,1 ja 0,5 μM KYP-2047 (+2 μM Tȕ4), 1:20 (0,625 μM) humaaniperäinen rekombinantti-POP (+ 2 μM Tȕ4), 2 μM Tȕ4 (pos. kontrolli) ja raakahomogenaatti (neg. kontrolli). Toisessa osassa tutkittiin kapillaarimuodostumista ajanjaksolla 0-180 min humaaniperäisillä napanuoralaskimon primaariendoteelisoluilla MatrigelTM Matrix -päällystetyllä 48- kuoppalevyllä, jolle oli siirrostettu 50 000 solua/kuoppa. Naudan seerumilla ja antibiooteilla käsitellyt tutkimusryhmät olivat 5 ja 10 μM KYP-2047 (+4 μM Tȕ4), 1:20 (0,625 μM) humaaniperäinen rekombinantti-POP (+4 μM Tȕ4), 4 μM Tȕ4 (pos. kontrolli) ja DMEM (neg. kontrolli). Kuoppia inkuboitiin ja kapillaarimuodostuminen kuvattiin valomikroskoopilla digitaalikameralla. Kutakin tutkimusryhmää pipetoitiin kolmeen rinnakkaiseen kuoppaan ja kokeet toistettiin neljästi. Sulkeutuneiden kapillaarien lukumäärä laskettiin manuaalisesti ja tuloksista tehtiin tilastollinen analyysi. 7ȕ4:n ja POP:in havaittiin molempien osallistuvan tetrapeptidin AC-SDKP muodostumiseen munuaishomogenaateissa. Primaariendoteelisolut muodostivat selkeitä kapillaareja Matrigelilla, erityisesti POP- ja Tȕ4–ryhmissä. KYP-2047 inhiboi tehokkaasti POP:ia kaikissa kokeissa osoittautuen hyväksi antiangiogeeniseksi yhdisteeksi. Angiogeneesin mekanismien ja POP:in, Tȕ4:n ja Ac-SDKP:n yhteyksien selvittäminen vaatii luonnollisesti vielä lisätutkimuksia.