Бета-лактоглобулин

Основным белком молочной сыворотки является β-лактоглобулин, за которым следует α-лактальбумин (β-лактоглобулин ≈ 65 %, α-лактальбумин ≈ 25 %, сывороточный альбумин ≈ 8 %, другие ≈ 2 %). β-лактоглобулин относится к семейству липокалинов и способен связывать многие гидрофобные молекулы. Это указывает на его возможную роль в их транспорте. Показано, что β-лактоглобулин способен связывать железо через сидерофоры, и таким образом может участвовать в борьбе с патогенами. При попадании в организм β-лактоглобулин способен переносить связанное железо в иммунные клетки человека. Это обеспечивает клетки микроэлементами и участвует в формировании иммунной толерантности. В грудном молоке человека гомолог β-лактоглобулина отсутствует^[8].

Выявлено несколько вариантов белка. Основные варианты у коров обозначаются как A и B. Благодаря широкой распространённости и простоте очистки белок стал объектом множества биофизических исследований. Его структура неоднократно определялась методами рентгеноструктурного анализа и ЯМР^[9]. β-лактоглобулин представляет прямой интерес для пищевой промышленности. Его свойства могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на молочные продукты и их переработку^[10].

Бычий β-лактоглобулин — относительно небольшой белок, состоящий из 162 остатков с молекулярной массой 18,4 кДа. В физиологических условиях он преимущественно находится в форме димера. При pH ниже 3 белок диссоциирует на мономеры, сохраняя своё нативное состояние, что подтверждено методом ЯМР^[11]. В различных естественных условиях β-лактоглобулин также встречается в тетрамерной^[12], октамерной^[13] и других мультимерных^[14] формах агрегации.

Растворы β-лактоглобулина образуют гели в различных условиях, когда нативная структура достаточно дестабилизирована для начала агрегации^[15]. При длительном нагревании в условиях низкого pH и низкой ионной силы образуется прозрачный мелковолокнистый гель. В нём молекулы белка собираются в длинные жёсткие волокна.

β-лактоглобулин является основным компонентом молочной пенки. Он коагулирует и денатурирует при кипячении молока. После денатурации β-лактоглобулин образует тонкую студенистую плёнку на поверхности молока.

Промежуточные продукты фолдинга этого белка можно изучать с помощью оптической спектроскопии и денатурантов. Эти эксперименты выявили необычный, но важный промежуточный продукт, состоящий исключительно из альфа-спиралей, несмотря на то, что нативная структура представлена бета-листами. Вероятно, в процессе эволюции спиральный промежуточный продукт закрепился для предотвращения агрегации во время фолдинга^[16].

Поскольку молоко является известным аллергеном^[6], производители в Европейском союзе обязаны подтверждать наличие или отсутствие β-лактоглобулина. Это необходимо для соответствия маркировки требованиям Директивы ЕС. Лаборатории по контролю качества пищевых продуктов используют методы иммуноферментного анализа (ИФА) для выявления и количественного определения β-лактоглобулина.

Хотя β-лактоглобулин считается основным аллергеном, защитный эффект от употребления сырого молока зависит от содержания белка в сывороточной фракции, и, следовательно, от β-лактоглобулина^[17]. Этот контраст (аллергенность с одной стороны и защитные свойства с другой) связан с его способностью переносить микроэлементы. Когда β-лактоглобулин переносит микроэлементы, он действует толерогенно и защищает от развития аллергии. Однако при отсутствии такой нагрузки он становится аллергеном^[18][19].

Лабораторная полимеризация β-лактоглобулина с помощью микробной трансглутаминазы снижает его аллергенность у детей и взрослых с IgE-опосредованной аллергией на коровье молоко^[20].

В 2018 году было объявлено о выращивании генетически модифицированных коров^[7]. У этих коров гены, отвечающие за выработку β-лактоглобулина, были удалены с помощью зигота-опосредованной делеции. Цель проекта — получение молока без этого аллергена^[7].

В сентябре 2023 года Европейский инновационный совет профинансировал проект Hydrocow компании Solar Foods. Проект направлен на производство β-лактоглобулина с использованием водородокисляющих бактерий рода Xanthobacter, углекислого газа и электричества.