Characterization of mare caseins. Identification of $\alpha_{{\bf S1}}$- and $\alpha_{{\bf S2}}$- caseins

Baldorj Ochirkhuyag; Jean-Marc Chobert; Michèle Dalgalarrondo; Thomas Haertlé

doi:doi:10.1051/lait:2000121

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Volume 80 / No 2 (March-April 2000)

Lait, 80 2 (2000) 223-235

Abstract

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Issue		Lait Volume 80, Number 2, March-April 2000


Page(s)		223 - 235
DOI		https://doi.org/10.1051/lait:2000121

DOI: 10.1051/lait:2000121

Lait 80 (2000) 223-235

Characterization of mare caseins. Identification of $\alpha_{{\bf S1}}$ - and $\alpha_{{\bf S2}}$ - caseins

Baldorj Ochirkhuyag^a - Jean-Marc Chobert^b - Michèle Dalgalarrondo^b - Thomas Haertlé^b

^aInstitute of Chemistry, Academy of Sciences, Ulanbator, Mongolia
^bLaboratoire d'étude des interactions des molécules alimentaires, Inra, BP 71627, 44316 Nantes cedex 03, France

(Received 25 March 1999; accepted 2 September 1999)

Abstract:

Whole mare (Mongolian and French breeds) casein was obtained from skim milk by isoelectric precipitation (pH 4.6) at 22 $^\circ$ C. In another series of experiments, equine caseins were fractionated after isoelectric precipitation at 4 $^\circ$ C, according to their sensitivity to temperature, on one hand, the pH of the resulting pellet was adjusted to 6.5 before centrifugation (45 000 g for 30 min) at 4 $^\circ$ C; on the resulting casein fraction which precipitated was named the cold precipitated (CP) fraction. On the other hand, the supernatant obtained from the centrifugation of skim milk at pH 4.6 and 4 $^\circ$ C was warmed to 30 $^\circ$ C before being centrifuged at 30 $^\circ$ C, 45 000 g, for 30 min. The resulting casein fraction which precipitated was named the thermally precipitated (TP) fraction. Equine caseins were then purified by high resolution gel chromatography on an anion-exchange column followed by reversed phase-high performance liquid chromatography. The casein fractions were analyzed by urea- and SDS-polyacrylamide gel electrophoresis, their amino acid compositions were determined and their first 15 N-terminal amino acids were sequenced. This analysis showed the presence of $\alpha_{{\rm s}}$ -like caseins isolated from the CP fraction. $\alpha_{{\rm s1}}$ -Like-casein showed 4 major double bands by electrofocusing with a pI range of 4.3-4.8. In the same conditions, $\alpha_{{\rm s2}}$ -like casein showed 2 major bands with a pI range of 4.3-5.1. The TP fraction revealed the existence in equine milk of 6 subfractions of $\beta$ -like caseins, occurring in the following ratios: 1:5:18:20:15:10, differing at least in their degree of phosphorylation (as shown also by the action of acid phosphatase). Since no evidence of the presence of $\kappa$ -casein was found in equine milk, it is proposed that part of its functions in the milk of the Equidae could be assumed by the population of less phosphorylated $\beta$ -caseins.

Keywords: mare milk / $\alpha_{{\rm s1}}$ -casein / $\alpha_{{\rm s2}}$ -casein / $\beta$ -casein

Résumé:

Caractérisation des caséines du lait de jument. Identification des caséines $\alpha_{{\bf S1}}$ et $\alpha_{{\bf S2}}$ . La caséine entière de lait écrémé de juments issues de troupeaux de Mongolie et de France a été obtenue par précipitation isoélectrique (pH 4,6) à 22 $^\circ$ C. Par ailleurs, les caséines équines ont été fractionnées, après une précipitation isoélectrique à 4 $^\circ$ C, selon leur sensibilité à la température. D'une part, le pH du culot résultant était ajusté à 6,5 avant de réaliser une nouvelle centrifugation (45 000 g pendant 30 min) à 4 $^\circ$ C ; la fraction caséique qui précipitait était nommée "cold precipitated (CP) fraction''. D'autre part, le surnageant résultant de la centrifugation du lait écrémé à pH 4,6 et 4 $^\circ$ C était alors réchauffé jusqu'à 30 $^\circ$ C avant d'être centrifugé à 30 $^\circ$ C, 45 000 g, pendant 30 min. La fraction caséique qui précipitait dans ces conditions était nommée "thermally precipitated (TP) fraction''. Les caséines équines ont été purifiées successivement par chromatographie sur colonne d'échange d'anions et chromatographie liquide haute performance en phase inversée. Les fractions caséiques ont été analysées par électrophorèse sur gel de polyacrylamide en présence de SDS ou d'urée. Leur composition en acides aminés et la séquence des 15 premiers résidus N-terminaux ont été déterminées. Ces analyses et les résultats de l'action de la phosphatase acide révèlent l'existence dans la fraction TP de 6 fractions de caséine $\beta$ (pI 4,8-5,5), présentes dans les rapports 1:5:18:20:15:10, différant, entre autres, par leur degré de phosphorylation. Les caséines $\alpha_{{\rm S1}}$ (pI 4,3-4,8) et $\alpha_{{\rm S2}}$ (pI 4,3-5,1) ont été mises en évidence dans la fraction CP. Aucune fraction caséique assimilable à la caséine $\kappa$ n'a pu être retrouvée ; il est suggéré qu'une partie des fonctions de la caséine $\kappa$ dans le lait des équidés soit assumée par les populations de caséines $\beta$ les moins phosphorylées.

Mots clé : lait de jument / caséine $\alpha_{{\rm S1}}$ / caséine $\alpha_{{\rm S2}}$ / caséine $\beta$

Correspondance et tirés à part : Jean-Marc Chobert
Tel.: (33) 2 40 67 50 85; fax: (33) 2 40 67 50 84; chobert@nantes.inra.fr

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Characterization of mare caseins. Identification of - and - caseins

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Characterization of mare caseins. Identification of $\alpha_{{\bf S1}}$ - and $\alpha_{{\bf S2}}$ - caseins