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Volume 62, Number 617-620, 1982
Page(s) 578 - 599
Lait 62 (1982) 578-599
DOI: 10.1051/lait:1982617-62037

Greffage covalent d'aminoacides essentiels sur les protéines alimentaires. Conséquences nutritionnelles


Centre de Biochimie et de Biologie moléculaire du C.N.R.S., 31, chemin Joseph-Aiguier - 13009 Marseille

Abstract - Covalent attachment of essential amino-acids to food proteins: nutritional significance
The nutritional value of food proteins limited by their low content of essential amino-acids may be improved by supplementation with free or covalently bound amino-acids. There are chemical and enzymatic methods available for linking amino-acids to proteins in an aqueous medium.
Proteolytic enzymes such as pepsin, chymotrypsin or papain may catalyse amide or peptide bond synthesis when provided substrates (proteins) and nucleophiles (amino-acids) are present in large amounts. Depending on enzyme and experimental conditions, the covalent attachment of amino-acids occurs through a condensation or a transpeptidation reaction. Because of their stereospecificity, enzymes can only incorporate L-amino-acids and lead to peptide bond formation exclusively making the modified protein biologically available.
Chemical methods for attaching amino-acids to proteins always give rise to isopeptide bond formation between the side chains of aspartic acid, glutamic acid or lysine, on one hand, and the added amino-acid, on the other hand. Depending on how the amino-acid is activated, a single or multiple addition per site of the protein occurs.
In vitro and in vivo digestibility experiments are consistent with a good availability of amino-acids covalently attached to ε-amino group of lysyl residues through an isopeptide bond. More studies are still needed for polymers covalently grafted to proteins.
In addition to the nutritional improvement resulting from the attachment of essential amino-acids to proteins, the modification may also improve their functional properties

Résumé - La valeur nutritionnelle d'une protéine alimentaire pauvre en aminoacides essentiels peut être améliorée par supplémentation avec des acides aminés libres ou fixés de façon covalente sur ses groupements aminés. Des méthodes enzymatiques ou chimiques sont généralement utilisées pour greffer les aminoacides sur des squelettes protéiques.
Des protéases telles que la pepsine, la chymotrypsine ou la papaïne sont susceptibles, dans certaines conditions de pH et à concentration élevée en substrat (protéines) et en nucléophile (aminoacides), de catalyser l'incorporation d'aminoacides. Suivant les enzymes utilisées, le greffage résulte d'une réaction de transpeptidation ou de condensation. La stéréospécificité des enzymes permet d'utiliser des mélanges racémiques d'aminoacides et, comme toutes les liaisons formées sont exclusivement de type peptidique, la disponibilité des aminoacides greffés est généralement bonne.
Le greffage d'aminoacides par voie chimique se fait en présence d'un agent de condensation sur les chaînes latérales des résidus d'acide aspartique ou glutamique ou par action d'un aminoacide activé sur les groupements ε-NH2 des lysines. Si la première méthode aboutit uniquement à une mono / addition de l'aminoacide par site de fixation, avec la seconde, il peut y avoir polyaddition du réactif sur les groupements aminés des protéines.
Des expériences de digestibilité in vitro et in vivo montrent une bonne disponibilité des aminoacides fixés par liaison isopeptidique. Cependant, celle-ci n'est pas établie lorsque l'aminoacide est hautement polycondensé sur la protéine. L'intérêt du greffage covalent d'aminoacides aux protéines dépasse le seul plan nutritionnel pour atteindre celui des propriétés fonctionnelles des protéines modifiées

Key words: Methionine / Polymethionine / Supplementation / Condensation / transpeptidation / isopeptide

Mots clés : Méthionine / Polyméthionine / Supplémentation / Condensation / transpeptidation / Isopeptide

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