כימוסין

כיסומין (Chymosin /ˈkaɪməsɪn / או רנין /ˈrɛnɪn/) הוא פרוטאז שנמצא ברנט. זהו אנדופפטידאז אספרטי השייך למשפחת MEROPS A1. הוא מיוצר בדופן הבטן על ידי בעלי חיים מעלי גירה שנולדו זה עתה. הוא מאפשר קירור החלב שהם צורכים, וזה מאפשר שהייה ארוכה יותר של המזון במעיים וספיגה טובה יותר. הוא נמצא בשימוש נרחב בייצור גבינה.

מבחינה היסטורית, הכימוסין הופק על ידי מיצוי שלו מקיבות של עגלים שחוטים. כיום מייצרים אותו באמצעות הנדסה גנטית בתוך חיידקים, שמרים ופטריות – מה שהופך את התהליך ליעיל, זול יותר ונטול תלות במשק החי.

 פעילות 
כימוסין נמצא במגוון רחב של טטרפודים, הוא בעיקר מיוצר על ידי בעלי חיים מעלי גירה בדופן האבומסום (הקיבה הרביעית של מעלי הגירה). כימוסין מיוצר בקיבה ביונקים שזה עתה נולדו כדי לקרר את החלב שהם צורכים, מה שמאפשר שהייה ארוכה יותר במעיים וספיגה טובה יותר. מינים שאינם מעלי גירה המייצרים כימוסין הם בין השאר חזירים, חתולים, כלבי ים, ואפרוחים.

במחקר יחיד דווח כי נמצא אנזים דמוי כימוסין בכמה תינוקות אנושיים, אך הממצא הזה לא שוחזר במחקרים נוספים. לבני אדם יש פסאודוגן לכימוסין שאינו יוצר חלבון, שנמצא על כרומוזום 1. אצל בני אדם יש חלבונים אחרים העוזרים לעיכול חלב, כמו פפסין וליפאז.

בנוסף לשושלת הפרימטים המובילה לבני האדם, גם יונקים נוספים איבדו גם את הגן ליצירת כימוסין.

 תגובה אנזימטית 
כימוסין משמש ליצירת גבן בתהליך ייצור הגבינה.

המצע הטבעי של כימוסין הוא κ-קזאין (K-casein), אשר נחתך באופן ספציפי בקשר הפפטידי שבין שיירי חומצות האמינו 105 ו-106, פנילאלנין ומתיאונין.PDB: 1CZI​;  המוצר הנוצר כתוצאה מכך הוא סידן פוספוקזאין.

כאשר נשבר הקשר הספציפי בין הקבוצות ההידרופוביות (פארא-קזאין) וההידרופיליות (גליקופפטיד חומצי) של הקזאין, הקבוצות ההידרופוביות מתחברות ויוצרות מבנה תלת-ממדי הלוכד את הפאזה המימית של החלב.

אינטראקציות מטענים בין שיירי היסטידין על κ-קזאין לבין שיירי גלוטמט ואספרטט של כימוסין יוצרות את קשירת האנזים למצע.

כאשר כימוסין אינו קושר מצע, מבנה בטא-סיכה (beta-hairpin), המכונה לעיתים "המכסה" (the flap), יכול ליצור קשרי מימן עם האתר הפעיל, ובכך לכסות אותו ולמנוע קשירה נוספת של המצע.

 כימוסין רקומביננטי 
עם התפתחות ההנדסה הגנטית, ניתן היה לחלץ גנים המייצרים רנט מקיבה של בעלי חיים ולהחדיר אותם לחיידקים מסוימים, פטריות או שמרים כדי לגרום להם לייצר כימוסין במהלך התסיסה. היצור המיקרואורגניזמי המהונדס גנטית מומת לאחר התסיסה, וכימוסין מבודד מתמיסת התסיסה, כך שהכימוסין המיוצר בתסיסה (FPC – Fermentation-Produced Chymosin) שבו משתמשים יצרני הגבינות אינו מכיל אף מרכיב או רכיב שמקורו בהנדסה גנטית. FPC מכיל את הכימוסין הזהה למקור החי, אך מיוצר בצורה יעילה יותר. מוצרי FPC נמצאים בשוק מאז 1990 ונחשבים לאנזים האידיאלי לגרימת קרישת חלב.

FPC היה האנזים הראשון שיוצר באופן מלאכותי שנרשם ואושר על ידי מנהל המזון והתרופות האמריקאי. בשנת 1999, כ-60% מהגבינה הקשה בארצות הברית נעשתה עם FPC ויש לו עד 80% מנתח השוק העולמי של רנט.

עד 2008, כ-80% עד 90% מהגבינות שיוצרו באופן מסחרי בארצות הברית ובבריטניה יוצרו באמצעות FPC. הכימוסין המיוצר בתסיסה הנפוץ ביותר מיוצר באמצעות הפטרייה Aspergillus niger  או באמצעות Kluyveromyces lactis .

FPC מכיל רק כימוסין B, והוא בעל דרגת ניקיון גבוהה יותר בהשוואה לרנט של בעלי חיים, שמכיל לעיתים חומרים נוספים (אי נקיונות). FPC יכול לספק מספר יתרונות ליצרן הגבינה בהשוואה לכימוסין הנוצר בבעלי חיים, כגון תפוקת ייצור גבוהה יותר, מרקם גבינה טוב יותר ומרירות מופחתת.

 לקריאה נוספת 
 Foltmann B. A review on prorennin and rennin. C R Trav Lab Carlsberg. 1966;35(8):143-231. .
 Visser S, Slangen CJ, van Rooijen PJ. Peptide substrates for chymosin (rennin). Interaction sites in kappa-casein-related sequences located outside the (103-108)-hexapeptide region that fits into the enzyme's active-site cleft. Biochem J. 1987 Jun 15;244(3):553-8. doi: 10.1042/bj2440553. ; PMCID: PMC1148031.

 קישורים חיצוניים 

 מסד הנתונים המקוון של MEROPS לפפטטאזות ומעכביהן 

 הערות שוליים 

קטגוריה:גנים בכרומוזום 1 באדם