בטא לקטוגלובולין - Beta lactoglobulin

הדפס

מדריך בדיקות מעבדה
בטא לקטוגלובולין
Beta lactoglobulin
שמות אחרים	BLG, B-Lactoglobulin
מעבדה	אימונולוגיה בדם
תחום	חלבון המופיע במי-גבינה ומשמעותו בתהליכים חיסוניים ואלרגיים רבים.
טווח ערכים תקין	<0.10 kU/L
יוצר הערך	פרופ' בן-עמי סלע

Beta lactoglobulin (להלן (BLG הוא חלבון עיקרי ב-whey (מי גבינה) של חלב פרות וכבשים (3 גרם/ליטר). ונמצא גם במי-גבינה של מיני יונקים רבים פרט לזה של חלב אדם (Sawyer ו-Kontopidis ב-Biochim Biophys Acta משנת 2000, ו-Kontopidis ו-Sawyer ב-J Dairy Res משנת 2004). BLG נחשב כאלרגן של חלב (Wei וחב' ב-Sci Rep משנת 2018). כאמור, BLG נחשב לחלבון עיקרי ב-whey בו הוא מהווה 65%, α-lactabumin מהווה 25%, אלבומין מהווה 8%, וכל שאר החלבונים מהווים כ-2%. BLG נחשב חלבון ממשפחת lipocalins המסוגל לקשור מולקולות הידרופוביות רבות ומאפשר להן טרנספורט. BLG נמצא מסוגל לקשור ברזל דרך siderophores, ועל ידי כך בעל יכולת להשמיד פתוגנים (Roth-Walter וחב' ב-PLoS One משנת 2014). תוך צריכתו, BLG מסוגל להחדיר ברזל מורכב לתוך תאי חיסון באדם, תוך אספקת תזונה לתאים אלה והשתתפות בעמידות חיסונית (Roth-Walter וחב' ב-J Allergy Clin Immunol משנת 20121, ו-Afify וחב' ב-Front Immunol משנת 2021).

המבנה של BLG

מספר וריאנטים של BLG זוהו, בעיקר באלה מפרה והם סומנו כ-A ו-B. בגלל ריכוזו הגבוה הוא נחשף למספר ניכר של מחקרים ביופיזליים. המבנה שלו נקבע פעמים אחדות בעזרת קריסטלוגרפיה של קרינת X ועל ידי NMR (Qin וחב' ב-Biochemistry משנת 1998). BLG חיוני בתעשיית מוצרי חלב שכן משמעותו בהם חיונית (Jost ב-Trends Food Sci & Technol משנת 1993). BLG של בקר היא מולקולה עם 162 חומצות אמינו משקל מולקולרי של 18,400 דלטון. BLG-1 מסוסים הוא בעל משקל מולקולרי של 18,500 דלטון והנקודה האיזואלקטרית שלו ב-pH של 4.85, ואילו BLG-II הוא בעל משקל מולקולרי של 18,262 דלטון למרות שיש לו חומצת אמינו נוספת ו-pH איזואלקטרי של 4.7. הרצף המלא של 162 חומצות אמינו הסתבר מבחינה של 8 וריאנטים גנטיים (A, B, C, D, E, F, G ו-Dr)‏ (Creamer et al ב-Arch Biochem Biophys משנת 1983), BLG עשוי לשחק תפקיד במטבוליזם של פוספאט בבלוטת החלב (Farrel וחב' ב-J Dairy Sci משנת 1987), או בהעברת חסינות פסיבית בוולדות (Warme וחב' ב-Biochemistry משנת 1974). תוך התבססות על מבנה ה-BLG נראה שהוא מסוגל לקשור ליגנדים ולסייע לטרנספורט של ליגנדים הידרופוביים קטנים (Perez ו-Calvo ב-J Dairy Sci משנת 1995). כיוון שיש ל-BLG מספר אתרי קישור, הוא מסוגל להעביר ויטמינים A ו-D, חומצה פלמיטית, ומולקולות הידרופוביות נוספות. בנוסף, BLG הוא בעל זיקת קישור חזקה לחומצות שומניות, פוספוליפידים, ותרכובות ארומטיות (Tai וחב' ב-Int Biomed Res משנת 2016). BLG הוא חלבון קושר רטינול ויכול להיות יעיל בטרנספורט של רטינול (Puyol וחב' ב-J Dairy Res משנת 1993). Papiz וחב' הדגימו ב-J Mol Graphics משנת 1986 ש-BLG מגביר את הקישור לרטינול במעי של וולדות בקר.

BLG טבעי עמיד לעיכול בקיבה אך הוא מעוכל על ידי אנזימי מעיים. עם זאת, BLG טבעי יכול להתגלות ברמת ה-ileum‏ (Sanchon וחב' ב-Food Chem משנת 2018). כיוון ש-BLG אינו מרכיב של חלב אדם, החלבון הטבעי הוא אלרגן למספר קטן של וולדות (Chatterton וחב' ב-Sci Res משנת 2013). שלא בדומה ל-BLG של בקר, ל-BLG של סוס אין קבוצה סולפהידרילית. בחלב של מעלי גרה BLG מופיע כדימר ב-pH נורמלי כאשר בחלב סוסים BLG מופיע כמונומר. בתנאים פיזיולוגיים BLG מופיע כדימר, אך עובר דיסוסיאציה למונומר ב-pH נמוך מ-4.3 תוך הבנת מצבו הטבעי כפי שנקבע על ידי NMR (Urlinova וחב' ב-Biochemistry משנת 2000). עם זאת, BLG יכול להופיע כטטרמר (Timasheff ו-Towmsend ב-Nature משנת 1964), כאוקטמר (Gottschalk וחב' ב-Protein משנת 2003), וכצורות מולטימריות תחת מצבים שונים (Rizzutti וחב' ב-Langmuir משנת 2010). BLG יוצר ג'ל במצבים שונים, כאשר המבנה הטבעי הוא בלתי יציב במידה מספקת, באופן המאפשר אגרגציה (Bromley וחב' ב-Faraday Discusions משנת 2005). לאחר חימום ממושך ב-pH נמוך וחוזק יוני נמוך, נוצר ג'ל בו מולקולות החלבון מסתדרות בצורת סיבים ארוכים ונוקשים. BLG הוא המרכיב העיקרי של חלב לאחר הרתחתו. ברגע שהוא עובר דנטורציה, BLG יוצר פילם ג'לטיני דק על פני החלב. על ידי שימוש בספקטרוסקופיית אור, ניתן ללמוד על צורות ביניים מקופלות, וכך נמצא לדוגמה צורות ביניים המורכבות בעיקר מ-α helices, למרות העובדה שהצורה הטבעית שלהם היא זו של β sheets.

המשמעות הקלינית של BLG

כיוון שחלב הוא אלרגן ידוע, מעבדות לבדיקת מזון עשויות להשתמש ב-enzyme linked immunosorbent assay לזהות ולכמת את BLG במוצרי מזון. למרות ש-BLG נחשב אלרגן משמעותי, ההגנה שעשויה להתקבל משתיית חלב בתחום זה תלויה בכמות BLG הנצרכת (Loss וחב' ב-J Allergy Clin Immunol משנת 2011). כאשר BLG נושא איתו מיקרו-נוטריינטים הוא פועל כחומר טולרוגני ומגן מפני התפתחות אלרגיה. אלא שכאשר BLG אינו נושא מיקרו-נוטריינטים הוא עלול לפעול כאלרגן (Roth-Walter וחב' ב-J Allergy Clin Immunol משנת 2021, Afify וחב' ב-Front Immunol משנת 20121). פולימריזציה של BLG על ידי טרנסגלוטמינאזה מיקרוביאלית מפחיתה את האלרגיות שלו (Olivier וחב' ב-Clinics משנת 2012).

BLG הוא חלבון גלובולרי המופיע בחלב של מינים רבים כולל מעלי גרה כפרות כבשים, אך גם במספר מינים שאינם מעלי גרה כגון חזירים וסוסים (Kontopidis וחב' ב-J Dairy Sci משנת 2000), קופים כבבונים, רזוס, קופי cynomolgus וקופי vervet, ובופלו, עזים וכבשים, בקנגורו ובדולפינים. BLG מהווה כ-10% מכלל החלבונים בחלב פרות, אך אינו מופיע בחלב אדם, בחזירי-ים, במכרסמים, בארנבות, בגמלים, בלמות (llamas) ובאלפקות, בהם αLa הוא החלבון העיקרי במי הגבינה. למרות ש-BLG התגלה ובודד בשנות ה-30 של המאה ה-20 לא יוחסו לחלבון זה תפקודים ספציפיים (Kontopidis וחב' ב-J Mol Biol משנת 2002 ו-Perez ו-Calvo ב-J Dairy Sci משנת 1995). הוצע ש-BLG הוא חלבון טרנספורט של מולקולות קטנות כגון חומצות שומניות, פוליפנולים ורטינואידים. הרצף של 26 חומצות אמינו בקצה ה-N טרמינלי של BLG של קופי cynomolgus הוא בעל 54% הומולוגיה עם זה של BLG בבקר. BGL של בבונים מכיל 168 חומצות אמינו בהשוואה ל-162 חומצות אמינו ב-BLG של בקר, כאשר ההבדל נובע מהחדרת 8 חומצות אמינו, בין חומצות אמינו 61 ו-62, וההשמט של חומצות אמינו 109 ו-112. BLG של בבונים דומה יותר לזה של glycodelin A אנושי, מאשר לזה של glycodelin A של בקר. יתרה מכך, נוגדנים חד-שבטיים שיוצרו כנגד BLG הגיבו עם glycodelin A.‏ BLG של מספר מינים מכיל קבוצת -SH חופשית שאינה קיימת במינים אחרים; חלק מה-BLG מופיעים כדימרים ב-pH נויטרלי, וחלקם לא.

בצורתו הטבעית, BLG הוא בעיקרו בעל מבנה של β-sheet , אם כי בחימום BLG מסוגל לעבור self assembly למגוון של מבנים סופרה-מולקולריים (Perez וחב' ב-Food Chem משנת 2014). הסיבים של הג'לים הנוצרים לאחר אינקובציה מתחת לנקודה האיזו-אלקטרית pH 5.1) ) Sava) וחב' ב-Commun Agricul Appl Biol Sci משנת 2004), זוהו כפיברילות עמילואידיות (Chen וחב' ב-Journal Dairy Sci משנת 2005). BLG הוא בעל חשיבות גדולה לתעשיית מוצרי החלב, והוא במיוחד חיוני לשמירה על המרקם של פריטי מזון אלה (Yang וחב' ב-Protein Structure Function Bioinformat משנת 2008). באותו זמן, שינויי המבנה שלו, הופכים את BLG ליעד של מדע חומרים (Song וחב' ב-J Biol Chem משנת 2005). בנוסף, BLG הפך לחלבון מודל משמעותי במחקר של self assembly של של סיבים עמילואידיים (Yang וחב' ב-FEBS J משנת 2009).

ה-BLG של בקר מורכב מ-162 חומצות אמינו למונומר עם משקל מולקולרי של 18,000 דלטון. בנקודה האיזואלקטרית שלו היא pH 5.2, והוא מורכב משני קשרים די-סולפידיים ומולקולת ציסטאין אחת למונומר. שייר הציסטאין חשוב במיוחד כיוון שהוא מגיב לאחר דה-נטורציה טרמלית, עם הציסטאין של κ-casein והוא חיוני ליציבות הטרמלית של חלב. הוא גם אחראי לארומה של חלב מחומם. מספר BLGs כמו זה של חזיר, חסרה את שייר הסולפהידריל. BLG עמיד מאוד לפרוטאוליזה בצורתו הטבעית, ויש לו שתי פעילויות ביולוגיות:

1. הוא קושר רטינול בגומחה ההידרופובית שלו, ומגן עליו מפני חמצון, ומעביר אותו דרך הקיבה למעי הדק, מקום בו הרטינול נקשר ל-retinol-binding protein שיש לו מבנה דומה לזה של BLG.
2. על ידי יכולתו לקשור חומצות שומן, BLG מעודד פעילות lipase, שעשויה להיות פעילותו הפיזיולוגית החשובה ביותר. BLG הוא החלבון האלרגני ביותר בחלב בקר לתינוקות אדם, ויש עניין רב בהכנת תוצרי whey protein חופשי מ -BLG להכנת פורמולה לתינוקות