Glykosylierung des κ‐Caseins in der Milch von Wiederkäuern

Abstract

Das κ-Casein ist ein Glykophosphoprotein in der Milch von Säugetieren und sorgt dafür, dass die Caseinmicellen, Proteinaggregate von durchschnittlich 150 nm, in Suspension gehalten werden. Dafür ordnet es sich an der Oberfläche an, sodass der Proteinabschnitt mit den hydrophilen Oligosaccharid-Seitenketten in das umgebende Medium hineinragen kann [1]. Obwohl sich der grundsätzliche Aufbau des κ-Caseins bei den meisten Säugetieren ähnelt, gibt es doch besonders hinsichtlich der glykosidisch gebundenen Oligosaccharid-Seitenketten entscheidende strukturelle Unterschiede. So konnte gezeigt werden, dass das κ-Casein in humaner Milch Fucose als Bestandteil enthält, wohingegen Fucose in boviner Milch nur in Spuren zu finden ist [2]. Es wird davon ausgegangen, dass sich das Vorhandensein bestimmter Zuckerstrukturen auf die biologische Aktivität eines Proteins auswirkt. In der vorliegenden Studie wurde κ-Casein mittels Kationenaustauschchromatographie aus dem durch Säurefällung aus Rohmilch gewonnen Caseinat der Tierarten Rind, Schaf, Ziege und Büffel isoliert. Die O-glykosidisch gebundenen Zucker wurden durch β-Elimination im Alkalischen freigesetzt und in situ mit dem Derivatisierungsreagenz 3-Methyl-1-phenyl-2-pyrazolin-5-on (PMP) umgesetzt. Die erhaltenen Oligosaccharide wurden anschließend mittels RP-HPLC getrennt und mit hochauflösender ESI-Q-TOF analysiert. Durch Fragmentierung der glykosidischen Bindungen innerhalb des Oligosaccharids kann die Reihenfolge der einzelnen Zuckerbausteine bestimmt werden. Für alle betrachteten Tierarten wurde ein Tetrasaccharid, das dem aus Kuhmilch bekanntenN-Acetylneuraminyl-α-(2→3)-Galactosyl-β-(1→3)-(N-Acetylneuraminyl-α-(2→6)-N-Acetylgalactosaminitol [2] entspricht, nachgewiesen. Es wurden des Weiteren auch die zugehörigen Trisaccharide, sowie das Di-und Monosaccharid gefunden. Für das κ-Casein aus Ziegen-und Schafsmilch konnten zusätzlich Oligosaccharide, die statt der N-Acetylneuraminsäure N-Glykolylneuraminsäure enthalten, identifiziert werden. Daran wird deutlich, dass sich das Glykosylierungsmuster des κ-Caseins im Laufe der Evolution verändert hat und sich bereits in der phylogenetisch eng verwandten Gruppe der Wiederkäuer unterscheidet. Die Kenntnis der vorhandenen Oligosaccharid-Strukturen an lebensmittelrelevanten Proteinen stellt eine wichtige Erkenntnis zum Verständnis von deren biologischer Funktion dar. Literatur:[1] D. G.