Состав белок: химический состав, свойства и значение для человеческого организма»

химический состав, свойства и значение для человеческого организма»

Доклад

по биологии

«Белки: химический состав, свойства

и значение для человеческого организма»

ученика 8 класса

ГБОУ ООШ пос. Аверьяновский

Григорьева Даниила

Руководитель: Величкина А.А.

Белки — основная структурная единица клеток. Это полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В состав белков входит 20 типов аминокислот. В каждой из аминокислот содержится аминогруппа (-NH), карбоксиль­ная группа (-СООН) и радикал (R). Строение радикалов от­личается у различных аминокислот. Соединение аминокис­лот в молекуле белка происходит благодаря образованию пептидной связи: аминогруппа одной аминокислоты соеди­няется с карбоксильной группой другой аминокислоты.

Для ка­ждого белка характерна своя форма.

Белки, состоящее из нескольких аминокислот, на­зывают пептидом. Выделяют первичную, вторичную, тре­тичную и четвертичную структуры белков. Первичная структура белка определяется последовательностью амино­кислот в полипептидной цепи. Порядок чередова­ния аминокислот в данной белковой молекуле определяет её особые физико-химические , биологические свойства.

Вторичная структура представляет собой белковую нить, закрученную в виде спирали. Между карбоксильны­ми группами на одном витке спирали и аминогруппами на другом витке возникают водородные связи, которые при их большом числе обеспечивают об­разование прочной структуры.

Третичная структура — это клубок, или глобула, в кото­рый свертывается спираль. Он образуется в результате взаимодействия различных остатков аминокислот

Четвертичная структура характерна для сложных белков. Несколько глобул объеди­нены вместе и удерживаются вместе благодаря ионным, водородным и другим связям. Белок гемоглобин — состоит из четырех глобул, каждая из которых соединена с железосодержащим гемом.

Денатурация белков

Связи, поддерживающие пространст­венную структуру белка, довольно лег­ко разрушаются. Мы с детства знаем, что при варке яиц прозрачный яич­ный белок превращается в упругую белую массу, а молоко при скисании загустевает. Происходит это из-за раз­рушения пространственной структуры белков альбумина в яичном белке и ка­зеина.Такой процесс называется денату­рацией. Денатурация белка — разрушение сил (связей), стабилизирующих четвертичную, третичную и вторичную структуры, приводящее к дезориентации конфигурации белковой молекулы и сопровождаемое изменением растворимости, вязкости, химической активности, характера рассеивания рентгеновских лучей, снижением или полной потерей биологической функции. В нашем примере в первом случае денатурацию вызывает нагревание, а во втором — значи­тельное увеличение кислотности (в результате жизнедеятельности обита­ющих в молоке бактерий). При дена­турации белок теряет способность выполнять присущие ему в организме функции. Денатурированные белки легче усваиваются организмом, поэтому одной из целей термической обработки пищевых продуктов яв­ляется денатурация белков. Различают физические (температура, давление, механическое воздействие, ультразвуковое и ионизирующее излучения) и химические (тяжелые металлы, кислоты, щелочи, органические растворители, алкалоиды) факторы, вызывающие денатурацию. Обратным процессом является ренатурация, то есть восстановление физико-химических и биологических свойств белка. Иногда для этого достаточно удалить денатурирующий объект. Ренатурация невозможна, если затронута первичная структура. В природе почти ничего не происхо­дит случайно. Если белок принял определённую форму в пространстве, это должно служить достижению ка­кой-то цели. Действительно, только бе­лок с «правильной» пространственной структурой может обладать опреде­лёнными свойствами, т. е. выполнять те функции в организме, которые ему предписаны. А делает он это с помо­щью всё тех же R-групп аминокислот. Оказывается, боковые цепи не толь­ко поддерживают «правильную» фор­му молекулы белка в пространстве. R-группы могут связывать другие орга­нические и неорганические молекулы, принимать участие в химических ре­акциях, выступая, например, в роли ка­тализатора. 

Функции белков в организме

Белки — это важные компоненты всех живых организмов, они участвуют в жизнедеятельности клетки.

Каталитическая функция

Ферменты — это белки катализирующие разные реакции. Они способствуют расщеплению сложных молекул их образованию. Одна из важнейших функций белков. Обеспечивается белками — ферментами, которые ускоряют биохимические реакции, происходящие в клетках. Например, рибулезобифосфаткарбоксилаза катализирует фиксацию СО2 при фотосинтезе. Пластическая функция Белки — незаменимый строительный материал. Одной из важнейших функций белковых молекул является пластическая. Все клеточные мембраны содержат белок, роль которого здесь разнообразна. Количество белка в мембранах составляет более половины массы.Белки входят в состав клеточ­ных структур, являются структурными компонентами био­логических мембран и многих внутриклеточных органои­дов.

Энергетическая функция. Белки могут служить источ ником энергии для клетки. При недостатке в организме yглеводов или жиров окисляются молекулы аминокислот. При расщеплении 1 г белков высвобождается 17,6 кДж энергии.

Транспортная функция Имея различные функциональные группы и сложное строение макромолекулы, белки связывают и переносят с током крови многие соединения. Это гемоглобин, переносящий кислород из легких к клеткам. В мышцах эту функцию берет на себя еще один транспортный белок — миоглобин.

 Запасающая функция

Эту функцию осуществляют так называемые резервные белки, являющиеся источниками питания для развития плода, например белки яйца (овальбумины). Основной белок молока (казеин) также выполняет главным образом питательную функцию. Ряд других белков несомненно используется в организме в качестве источника аминокислот, которые в свою очередь являются предшественниками биологически активных веществ, регулирующих процессы обмена веществ. К запасным белкам относят ферритин — железо, овальбумин — белок яйца, казеин — белок молока, зеин — белок семян кукурузы. В организме животных белки, как правило, не запасаются, исключение: альбумин яиц, казеин молока. Но благодаря белкам в организме могут откладываться про запас некоторые вещества, например, при распаде гемоглобина железо не выводится из организма, а сохраняется, образуя комплекс с белком ферритином.

Регуляторная функция

Гормоны белковой природы принимают участие в регуляции процессов обмена веществ. Например, гормон инсулин регулирует уровень глюкозы в крови, способствует синтезу гликогена, увеличивает образование жиров из углеводов.

Двигательная функция

Сократительные белки актин и миозин обеспечивают сокращение мышц у многоклеточных животных. .

Энергетическая функция

При распаде 1 г белка до конечных продуктов выделяется 17,6 кДж. Сначала белки распадаются до аминокислот, а затем до конечных продуктов — воды, углекислого газа и аммиака. Однако в качестве источника энергии белки используются только тогда, когда другие источники (углеводы и жиры) израсходованы.

Сигнальная функция

В поверхностную мембрану клетки встроены молекулы белков, способных изменять свою третичную структуру в ответ на действие факторов внешней среды, таким образом осуществляя прием сигналов из внешней среды и передачу команд в клетку.

Защитная функция

В ответ на проникновение в организм чужеродных белков или микроорганизмов (антигенов) образуются особые белки — антитела, способные связывать и обезвреживать их. Фибрин, образующийся из фибриногена, способствует остановке кровотечений.

Значение белков в питании

Белок – необходимая составная часть продуктов питания. Проблема пищевого белка стоит очень остро. По данным Международной организации по продовольствию и сельскому хозяйству при ООН больше половины человечества не получает с пищей необходимого количества белка. Недостаток белка в пище вызывает тяжелое заболевание

Перечень продуктов, которые обеспечивают необходимое

количество белковых веществ.

Наименование продукта	Количество	Белковые вещества
Ржаной хлеб	250	12,8
Белый хлеб	200	14,3
Крупа	30	2,8
Макароны	10	0,9
Мука пшеничная	20	1,9
Мясо	150	22,7
Рыба	100	9,4
Молоко	400	14,2
Творог, сыр	70	11,2
Сметана	30	0,6
Сливочное масло	30	0,1
Яйца	1/2шт.	2,6
Картофель	400	4,2
Овощи	300	3,5
Фрукты, ягоды (свежие)	200	0,8
Итого:		102,0

В процессе пищеварения белки подвергаются гидролизу до аминокислот, которые и всасываются в кровь. Пищевая ценность белка зависит от их аминокислотного состава, содержания в них так называемых незаменимых аминокислот, не синтезирующихся в организмах (для человека незаменимы триптофан, лейцин, изолейцин, валин, треонин, лизин, метионин и фенилаланин).

В питательном отношении растительные белки менее ценны, чем животные; они беднее лизином, метионином и триптофаном, труднее перевариваются. Один из путей решения проблемы – добавление в растительную пищу синтетических аминокислот. Наряду с этим выводят новые сорта растений, содержащие гены, ответственные за синтез недостающих аминокислот.

Перспективно использование для этого методов генетической инженерии. Чрезвычайно важное значение имеет широкое внедрение промышленного микробиологического синтеза, например, выращивание дрожжей на гидролизном этиловом спирте, природном газе или нефти. Получаемые при этом белково-витаминные концентраты (БВК) используют в качестве добавок к корму сельскохозяйственных животных.

Белок – неотъемлемая составляющая нашего организма, нарушение которой может вызвать его разрушение. Необходимость постоянного получения белковой пищи человеком вызвано наличием у белка определенных функций, которые необходимы живому организму для его развития, размножения и осуществления жизнедеятельности.

На долю белка приходится не менее 50 % сухой массы органических соединений животной клетки. Функционирование белка лежит в основе важнейших процессов жизнедеятельности организма. Обмен веществ (пищеварение, дыхание и др.), мышечное сокращение, нервная проводимость и жизнь клетки в целом неразрывно связаны с активностью ферментов – высокоспецифических катализаторов биохимических реакций, являющихся белками. Основу костной и соединительной тканей, шерсти, роговых образований составляют структурные белки. Они же формируют остов клеточных органелл (митохондрий, мембран и др.). Расхождение хромосом при делении клетки, движение жгутиков, работа мышц животных и человека осуществляются по единому механизму при посредстве белков сократительной системы. Важную группу составляют регуляторные белки, контролирующие биосинтез белка, и нуклеиновых кислот.

Белки играют важней­шую роль в жизнедеятельности всех организмов. При пищеварении белковые молекулы перевариваются до аминокислот, которые, будучи хорошо растворимы в водной среде, проникают в кровь и поступают во все ткани и клетки организма. Здесь наи­большая часть аминокислот расходуется на синтез белков различ­ных органов и тканей, часть — на синтез гормонов, ферментов и других биологически важных веществ, а остальные служат как энергетический материал.

Белки — важнейшие компоненты пищи человека и корма животных. Совокупность непрерывно протекающих химический превращений белков зани­мает ведущее место в обмене веществ орга­низмов. Скорость обновления белков у живых организмов зависит от содержания белков в пище, а также его биологической ценности, которая определяется наличием и соотношением незаменимых аминокислот.

Белки растений беднее белков животного происхождения по содержа­нию незаменимых аминокислот, особен­но лизина, метионина, триптофана. Белки сои и картофеля по аминокислотному со­ставу наиболее близки белкам животных. Отсутствие в корме незаменимых аминокислот при­ходит к тяжёлым нарушениям азотистого обмена. Поэтому селекция зерновых культур направлена, в частности, и на повышение качества белкового состава зерна.

Сколько аминокислот входит в состав белков, как они называются?

Отказ от ответсвенности

Обращаем ваше внимание, что вся информация, размещённая на сайте
Prowellness предоставлена исключительно в ознакомительных целях и не является персональной программой, прямой рекомендацией к действию или врачебными советами. Не используйте данные материалы для диагностики, лечения или проведения любых медицинских манипуляций. Перед применением любой методики или употреблением любого продукта проконсультируйтесь с врачом. Данный сайт не является специализированным медицинским порталом и не заменяет профессиональной консультации специалиста. Владелец Сайта не несет никакой ответственности ни перед какой стороной, понесший косвенный или прямой ущерб в результате неправильного использования материалов, размещенных на данном ресурсе.

Сколько аминокислот входит в состав белков, как они называются?

Белок является главным строительным материалом для организма. Его структура сложная и многоступенчатая. Какие аминокислоты входят в его состав?

Белок очень важен для организма, так как является строительным материалом. Его основой являются аминокислоты. Эти вещества отвечают за разные функции и нужны для поддержания нормального состояния организма.

Основные свойства аминокислот

Аминокислоты обладают следующими свойствами:

1. Быстро и хорошо растворяются в жидкой среде.
2. По форме напоминают кристаллы.
3. При воздействии высоких температур могут расплавиться.
4. Имеют некоторые признаки кислот и оснований одновременно.
5. Получаются в процессе белкового гидролиза.

Для чего аминокислоты нужны организму?

Биологическая роль аминокислот заключается в следующем:

• обеспечивают правильную работу иммунной системы;
• синтезируют глюкозу и участвуют в углеводном обмене;
• выступают в роли строительного материала для мышц и сухожилий;
• помогают спортсменам при наборе мышечной массы;
• поддерживают здоровье соединительных тканей;
• помогают поврежденным тканям быстрее восстановиться;
• участвуют в выработке энергии;
• выводят из организма вредные вещества и токсины;
• участвуют в образовании гормонов;
• поддерживают печень в порядке;
• помогают поддерживать нормальную работу головного мозга;
• обеспечивают бодрость духа и хорошее настроение;
• повышают работоспособность человека и его творческий потенциал;
• помогают нервным клеткам защититься от вредного воздействия алкогольных напитков;
• улучшают психическое здоровье человека;
• участвуют в жировом обмене;
• поддерживают работу органов желудочно-кишечного тракта;
• регулируют работу щитовидной железы;
• поддерживают в норме массу тела;
• замедляют естественные процессы старения.

Сколько аминокислот входит в состав белков?

В состав белков входят следующие незаменимые аминокислоты:

1. Лейцин, нужный для набора мышечной массы и контроля массы тела.
2. Изолейцин, стимулирующий выделение энергии.
3. Лизин, отвечающий за укрепление иммунитета и повышение защитных сил организма.
4. Фенилаланин, обеспечивающий правильную работу центральной нервной системы.
5. Метионин, ответственный за эффективное и быстрое сжигание подкожного жира.
6. Треонин, оказывающий положительное влияние на центральную нервную систему.
7. Триптофан, формирующий полезные для жизнедеятельности гормоны.
8. Валин, ускоряющий процессы обмена веществ.

Также белок образуют несколько заменимых аминокислот. К ним относятся:

1. Аланин, необходимый для процессов углеводного обмена и выведения из организма токсических веществ.
2. Аспарагиновая кислота, обеспечивающая человеку энергичность и прилив бодрости.
3. Аспарагин, обеспечивающий работу центральной нервной системы и головного мозга.
4. Гистидин, вырабатывающий кровяные тельца красного цвета.
5. Серин, отвечающий за правильную и эффективную работу головного мозга и за протекание когнитивных процессов.
6. Цистеин, подающий в организм кератин.
7. Аргинин, оздоравливающий кожу, кости, мышечную ткань и сухожилия.
8. Глютаминовая кислота, без которой невозможна нормальная работа головного и спинного мозга.
9. Глютамин, предотвращающий атрофию мышечных волокон.
10. Глицин, ускоряющий процессы свертываемости крови.
11. Пролин, стимулирующий выработку коллагена.
12. Тирозин, поддерживающий в норме аппетит и артериальное давление.

Внимание! В состав белков входят разные аминокислоты, заменимые и незаменимые. Они обеспечивают правильное формирование протеинов и эффективную работу всего организма.

Отказ от ответсвенности

Обращаем ваше внимание, что вся информация, размещённая на сайте
Prowellness предоставлена исключительно в ознакомительных целях и не является персональной программой, прямой рекомендацией к действию или врачебными советами. Не используйте данные материалы для диагностики, лечения или проведения любых медицинских манипуляций. Перед применением любой методики или употреблением любого продукта проконсультируйтесь с врачом. Данный сайт не является специализированным медицинским порталом и не заменяет профессиональной консультации специалиста. Владелец Сайта не несет никакой ответственности ни перед какой стороной, понесший косвенный или прямой ущерб в результате неправильного использования материалов, размещенных на данном ресурсе.

Сухой яичный белок.

Состав сухого яичного белка



Свойства сухого яичного белка

Пищевая ценность и состав |
Витамины |
Минеральные вещества

Сколько стоит сухой яичный белок ( средняя цена за 1 кг.)?

Москва и Московская обл.

760 р.

 


Куриные яйца считаются одним из самых востребованных продуктов питания в кулинарии. Их яиц можно приготовить колоссальное количество разнообразных блюд. Помимо того, яйца считаются незаменимым компонентов многих кулинарных изделий из мяса, рыбы, а также овощей. Особое место куриные яйца занимают в хлебопекарном деле, а также в кондитерском производстве.


Куриное яйцо — это белок, а также желток. Состав яичного белка практически целиком состоит из воды и лишь 10% приходится на белок. При всей важности куриных яиц продукт обладает рядом существенных минусов, которые негативно сказываются прежде всего на промышленном производстве кулинарных изделий. Яйца — это достаточно хрупкий продукт питания, который сложно транспортировать.


Чтобы избежать нежелательных затрат производители продуктов питания придумали такие продукты как сухой яичный белок, желток, меланж, а также яичный порошок. Выше перечисленные продукты питания представляют собой концентраты, полученные при сушке куриных яиц. Сухой яичный белок получают в процессе переработки куриных яиц.


На первоначальном этапе яйца подвергаются механической обработке и высвобождаются от скорлупы. Далее происходит отделение яичного белка от яичного желтка. На последнем этапе производства сухого яичного белка белковая масса помещается в вакуумно-распылительную сушку и доводится до кондиции порошка.

Состав сухого яичного белка


Стоит отметить, что состав сухого яичного белка содержит значительное количество полезных для человеческого организма веществ. Сухой яичный белок содержит в своем составе витамины группы В, РР, а также Н. Помимо того, состав сухого яичного белка обогащен магнием, серой, калием, кальцием, натрием, а также железо, молибден, йод и цинк.


Важно отметить, что помимо выше перечисленных компонентов в составе сухого белка содержится незаменимые аминокислоты. Сухой яичный белок используют не только в кулинарных целях, а также как компонент спортивного питания. Всего один килограмм сухого яичного белка может заменить 315 белков от свежих куриных яиц.


Благодаря особенностям биологического строения куриного яйца, сухой яичный белок относится к продуктам с так называемой средней скоростью усвоения. Это означает, что сухой яичный белок можно употреблять в пищу в течении дня или же на ужин.


Наиболее часто сухой белок используют при производстве кондитерских изделий, а кроме того выпечки. лучше всего такой полуфабрикат как сухой яичный белок подойдет для приготовления муссов, а также тортов и пирожных мерингов. Сухой яичный белок помогает придать готовым кулинарным изделиям воздушную консистенцию, а так же увеличивает питательные показатели изделия.

Калорийность сухого яичного белка 350 кКал

Энергетическая ценность сухого яичного белка (Соотношение белков, жиров, углеводов — бжу):


Белки: 82. 4 г. (~330 кКал)
Жиры: 1.8 г. (~16 кКал)
Углеводы: 1.2 г. (~5 кКал)

Энергетическое соотношение (б|ж|у): 94%|5%|1%

Рецепты с сухим яичным белком



Пропорции продукта. Сколько грамм?


в 1 чайной ложке 4 грамма
в 1 столовой ложке 14 граммов
в 1 упаковке 1000 граммов

 

Пищевая ценность и состав сухого яичного белка

НЖК — Насыщенные жирные кислоты

0.5 г

Моно- и дисахариды

1.2 г

Витамины

Минеральные вещества

Аналоги и похожие продукты

Просмотров: 19843




Сухой яичный белок: состав и полезные свойства

Сухой яичный белок производители получают путем сушки яиц, во время которой яйцо разделяют на полезные составляющие. Срок годности продукта увеличивается, а полезные свойства остаются прежними. Чаще всего продукт применяют в кондитерском деле, на хлебопекарнях.

Интересно знать! 1 кг сухого белка по питательности и объемному замещению равноценен 316 куриным яйцам.

Состав сухого яичного белка

В составе содержится много протеина (белка), кальция и магния, натрия, йода и цинка.

Также в сухом белке есть витамины группы В, РР, Н, и незаменимые аминокислоты, восполняющие суточную потребность организма человека на 25%.

Совет! Сухой белок относится к группе продуктов, отличающихся средней скоростью усвоения. Поэтому рекомендуется употреблять блюда с этим продуктом в течение всего дня.

Вред и польза сухого яичного белка

В сухом белке повышенная концентрация полезных и питательных веществ, поэтому он наделен рядом таких полезных свойств:

• Высокое содержание протеина, поэтому высушенный белок часто можно встретить в отделе спортивного питания. Протеин – это строительный материал для мышц, поэтому его концентрация в пище при занятиях спортом должна быть повышена.
• Набор минеральный веществ ускоряет метаболизм, укрепляет кости и зубы, способствует нормальному состоянию женщины и плода во время беременности. А цинк необходим для мужского здоровья.

«Плохих» характеристик у сухого белка практически нет.
Единственная – это высокая калорийность.

Сухой яичный белок в кулинарии

Для кулинарии сухой белок стал настоящей находкой, ведь раньше на производствах портились сотни яиц. Изобретение технологии сушки белка решило эту проблему раз и навсегда, и продукт стал главным ингредиентом практически всех мучных и хлебобулочных изделий.

Важно! Сухой яичный белок получают путем очищения яиц и их разделения на белок и желток.


Белок в жидком виде подвергается термической обработке, после обрабатывается механически энзимами. Следующий процесс заключается в сушке, пастеризации и распылении.

Сухой белок отличается хорошей взбиваемостью, которая часто превышает результаты взбивания свежих белков. Он удерживает сахар, поэтому используется для промышленного изготовления кремов и суфле, пирожных, зефира, различных эмульгаторов.

Важно! Сухой белок не только придает блюдам пышность, но и повышает их пищевую ценность.

Энергетическая ценность продукта (Соотношение белков, жиров, углеводов):

Белки: 82.4г. ( ∼ 329,6 кКал)

Жиры: 1.8г. ( ∼ 16,2 кКал)

Углеводы: 1.2г. ( ∼ 4,8 кКал)

Энергетическое соотношение (б|ж|у):
94%
| 4%
| 1%

Смесь Nestle Alfare для детей с аллергией на коровий белок 400г

Alfaré (Алфаре) — специализированная смесь на основе высокогидролизованного белка молочной сыворотки для лечения аллергии на белок коровьего молока (АБКМ) у детей с симптомами расстройства ЖКТ или поливалентной пищевой аллергии. Сухая смесь применяется в рамках диетотерапии при различных формах нарушения переваривания и всасывания пищи, сопровождающихся нарушениями со стороны желудочно-кишечного тракта, включая аллергию к белку коровьего молока, хроническую диарею и мальабсорбцию, и может использоваться с рождения.

• Продукт отличается чрезвычайно низким аллергическим потенциалом и содержит все питательные вещества, необходимые для нормального роста и развития детей с пищевой непереносимостью, мальабсорбцией и повреждением слизистой кишечника.
• Продукт не содержит лактозу и сахарозу и легко переваривается даже у грудных детей с тяжелым поражением слизистой.
• Смесь Alfaré также обладает противовоспалительным действием за счет добавки жирных кислот.
• В продукте увеличено содержание многих макро- и микронутриентов по сравнению с обычными детскими смесями, за счет чего смесь способствует коррекции недостаточности питания, восстановлению темпов роста и регенерации тканей.

Состав: Мальтодекстрин, ферментативно гидролизованный белок молочной сыворотки, растительные масла (пальмовый олеин, подсолнечное масло, низкоэруковое рапсовое масло, масло семян черной смородины), среднецепочечные триглицериды, картофельный крахмал, минеральные вещества (кальция глицерофосфат, магния хлорид, натрия хлорид, калия фосфат, калия хлорид, кальция фосфат, железа сульфат, цинка сульфат, меди сульфат, калия йодид, кальция хлорид, марганца сульфат), эмульгатор (Е472с), витамины (С, Е, ниацин, пантотеновая кислота, В2, А, В6, В1, D3, К1, фолиевая кислота, В12, биотин), рыбий жир, таурин, холин битартрат, мио-инозитол, нуклеотиды, (Цитидинмонофосфат, Уридинмонофосфат, Аденозинмонофосфат, Гуанозинмонофосфат), L — картинин.

Сколько аминокислот входит в состав белка

Опубликовано: 20.03.2020Время на чтение: 27 минут5905

Какие аминокислоты входят в состав белка


Аминокислоты, или аминокарбоновые, кислоты (АМК) — очень крупная группа соединений. Известное на сегодня количество таких веществ, существующих природе, достигает пятисот. Но в клетках и тканях человеческого организма их намного меньше: порядка 170. А в составе белка, ответственного за передачу генетической информации, совсем «мало» — двадцать три. Наиболее важными для организма человека являются следующие аминокарбоновые соединения:

• аланин,
• аргинин,
• аспарагин,
• валин,
• гамма-аминомасляная кислота,
• глютаминовая кислота,
• глютамин,
• глютатион,
• глицин,
• гистидин,
• диметилглицин,
• изолейцин,
• карнитин,
• лейцин,
• лизин,
• метионин,
• орнитин,
• пролин,
• серин,
• таурин,
• треонин,
• триптофан,
• тирозин,
• фенилаланин,
• цитруллин,
• цистеин и цистин.


Каждая аминокислота играет собственную роль как в синтезе белка, так и в других процессах, определяющих здоровье человека, его уровень энергии, умственные способности и пр.

Как посчитать количество


Сколько аминокислот в белке, определяется самим белком. В полноценном протеине (он так и называется — полноценный) обнаруживается весь аминокарбоновый состав. В неполноценном отсутствует несколько АМК. Кроме того, белки могут быть простыми (в их состав входят только аминокислоты) и сложными (аминокислотный «комплекс» дополнен другими химическими соединениями). Но во всех случаях именно аминокарбоновые кислоты являются основой для построения молекулы протеина, и без этих веществ невозможна правильная работа организма.

Заменимые и незаменимые аминокислоты


Весь «набор» аминокислот можно распределить в такие группы:

• Заменимые. Эти вещества, входящие в состав белка, могут синтезироваться в организме человека из веществ, которые поступают вместе с пищей. При высоком расходе той или иной заменимой АМК активируются механизмы, создающие достаточное количество этой аминокислоты из других веществ, доступных на данный момент.
• Незаменимые. Эти аминокислоты неспособны синтезироваться организмом и могут поступать в него только в готовом виде, вместе с пищей.
• Условно-незаменимые. В эту группу входят аминокислоты, которые в норме синтезируются в организме человека. Но после перенесенных заболеваний, при высоком уровне стресса, проживании в неблагоприятной экологической обстановке и др. их синтез резко снижается или прекращается вовсе.

Роль аминокислот в организме


Когда речь заходит о белке в организме человека, с ним ассоциируют набор мышечной массы. Соответственно, белок рассматривают в качестве «топлива» для мышц. Но это лишь одна из функций протеина, который в теле человека представлен огромным разнообразием. Белок — это комплекс аминокислот, соединенных между собой пептидами. В зависимости от того, как АМК распределены в молекуле протеина и каким образом они соединены, меняется структура белка, его функции и другие характеристики. Возможно, кого-то это удивит, но под протеинами следует понимать не только «кирпичики» для набора мышечной массы, но и:

• коллаген — естественный «каркас», обеспечивающий упругость кожи, входящий в состав хрящевой ткани и пр.;
• нейромедиаторы — соединения, которые обеспечивают правильную интерпретацию нервных сигналов и их передачу между всеми органами и тканями;
• гормоны — вещества, регулирующие все функции организма: от работы репродуктивной системы до психических реакций.


Этот список можно еще продолжать.

Причины дефицита аминокислот


Даже при современном уровне доступности любой информации продолжает существовать заблуждение о том, что весь набор аминокислот можно получить только из пищи животного происхождения. На самом деле, аминокарбоновые кислоты синтезируется и в растениях. Но биодоступность (усвояемость) таких АМК немного ниже, чем их продуктов животного происхождения.


Вегетарианство. Людям, придерживающимся принципов веганства, следует более тщательно контролировать свой рацион, чтобы гарантированно получать из пищи незаменимые аминокислоты.


Высокие нагрузки. Еще одна группа риска — люди, подвергающиеся чрезмерным физическим или психическим нагрузкам. При таких обстоятельствах расход аминокислот существенно выше, так как им приходится восстанавливать клеточные и тканевые ресурсы, израсходованные во время тренировок или стресса.


Некоторые заболевания. Они также могут быть причиной дефицита аминокислот. В частности, нарушения всасывания питательных веществ, при которых определенные вещества, потребляемые вместе с пищей, проходят через организм «транзитом» и неспособны принять участие в синтезе аминокислот или восполнении их дефицита.

Как предупредить дефицит аминокислот


Контроль над сбалансированным и регулярным питанием — основа поддержания аминокислотного состава на нужном уровне. Но это не всегда возможно, и вот почему. Если использовать только продукты питания, невозможно положить в тарелку только аминокислоты. Приходится учитывать еще и калорийность приема пищи, содержание в блюде жиров, углеводов, клетчатки и пр. В итоге число потребленных аминокислот может ограничиваться двумя-тремя, но быть серьезно «обремененным» лишними калориями. Эта проблема особенно актуальна для спортсменов, людей, следящих за фигурой, и тех, кому жирная или калорийная пища нежелательна с точки зрения здоровья.

Niteworks от HERBALIFE Nutrition


В описанных выше ситуациях на помощь могут прийти специальные добавки, например Niteworks от HERBALIFE Nutrition*. В состав продукта входят аминокислоты, поддерживающие правильную работу сердца и сосудов, повышающие эластичность стенок сосудов. Одна порция напитка, приготовленного с этой пищевой добавкой, способна поддерживать уровень ряда важных аминокислот на нормальном уровне в течение суток*.

Как проявляется дефицит


При дефиците аминокислот в организме могут возникать следующие неприятные симптомы:

• быстрая умственная и физическая утомляемость;
• мышечная слабость;
• боль в суставах, нарушение их подвижности;
• отеки;
• «необъяснимые» приступы голода;
• снижение остроты зрения;
• ухудшение состояния волос, ногтей, кожи.


На перечисленные симптомы особенно важно обратить внимание, если вы длительное время придерживаетесь ограничительной диеты, испытываете стрессы, подвергаетесь тяжелым физическим нагрузкам, перенесли какое-либо заболевание. Но во всех случаях следует предварительно проконсультироваться с врачом, так как признаки белкового дефицита неспецифичны и схожи с симптомами ряда заболеваний.


 


* БАД. НЕ ЯВЛЯЕТСЯ ЛЕКАРСТВЕННЫМ СРЕДСТВОМ

Узнайте, как питаться
сбалансированно
и контролировать
свой весУзнать больше
20 марта 2020, 18:462020-03-20

Автор: Будь в Форме

Оцените материал!

Добавить отзыв

---

Отзывы

СветЛана
| 19.12.2020 21:52

---

Полезная информация

Нут VS Куриная грудка – 4fresh блог

Существует множество споров о неполноценности растительного белка. Одни утверждают, что отсутствие мяса в рационе — вредит здоровью, другие являются вегетарианцами от рождения и прекрасно себя чувствуют без животного белка в рационе.


Мы провели небольшое исследование, итоги которого будет полезно знать и тем, кто занимается спортом, и вегетарианцам, и любому, кто просто старается придерживаться здорового питания и хочет разнообразить свой рацион.

В поисках идеального источника белка


Стоит ли говорить о том, насколько важен белок для организма человека? Он участвует в образовании ферментов, гормонов, входит в состав крови, является структурным материалом наших тканеи и клеток,и именно из белка состоят антитела, которые предотвращают размножение вирусов в нашем организме и формируют иммунитет. Поэтому очень важно, чтобы наше питание было качественным, сбалансированным с достаточным количеством белка и правильными пропорциями аминокислот.


Белки состоят из аминокислот, которые в свою очередь бывают заменимыми и незаменимыми. Полноценным считается тот белок, в котором есть все незаменимые аминокислоты, то есть те, которые наш организм вырабатывать самостоятельно не может.


Идеальный белок представляет собой такое соотношение незаменимых аминокислот, которое позволяет организму без проблем обновлять все внутренние структуры.


Источниками животного белка для человека являются все виды мяса, рыба, морепродукты, яйца, нежирный сыр, творог и другие молочные продукты. Источниками растительного белка — цельнозерновые злаковые продукты, орехи, тофу и бобовые. В бобовых белка в 2 раза больше чем в злаковых, также они обладают высокой усвояемостью (80%) и характеризуются наилучшим аминокислотным составом среди всех растительных продуктов.


Многие считают, что большинство продуктов животного происхождения имеют полноценный аминокислотный профиль, а вот растительная пища очень часто имеет дефицит по той или иной аминокислоте и не может быть основным источником белка. Но так ли это?

Нут VS Курица


Для сравнения, в качестве животного белка мы взяли куриную грудку, в качестве растительного — нут.

Раунд 1: КБЖУ


В первую очередь, сравним основные нутриенты и калорийность на 100 гр сырого продукта:



















КБЖУ	Куриная грудка	Нут
Белки	19	19,3
Жиры	2,59	6,04
Углеводы	3	60,65
из них пищевые волокна (клетчатка)	1. 3	17,4
Калорийность	180	364


Для баланса БЖУ на прием пищи к курице можно добавить клетчатки и углеводов, например в виде свежих овощей и гарнира.


Из нута же достаточно сделать салат и заправить его оливковым маслом, чтобы компенсировать низкое количество жиров.


Как мы видим, по количеству белка на 100 гр, нут не уступает курице. Однако, обращаем внимание, что 100 грамм сырого нута — это довольно большая порция в вареном виде, поэтому не стоит пугаться такого количества углеводов, в тоже время как и радоваться практически одинаковому количеству белка 🙂 В любом случае, источников и того, и другого, должно быть несколько.

Раунд 2. Аминокислотный профиль


Теперь сравним аминокислотный состав на 100 г. сырого продукта. В таблице представлены все незаменимые аминокислоты.


































Аминокислота	Куриная грудка	Нут
Аргинин	0.9	1,82
Валин	0.69	0,81
Гистидин	0.45	0,53
Изолейцин	0.64	0,83
Лейцин	1.07	1,37
Лизин	1.03	1,29
Метионин+цистеин	0.5	0,51
Треонин	0. 59	0,72
Триптофан	0.2	0,19
Фенилаланин+Тирозин	0.89	1,51


Мы видим, все незаменимые аминокислоты присутствуют в обоих продуктах. Какие то в большей степени, какие то в меньшей. Это является подтверждением того, что растительная пища также, как и животная может иметь полный аминокислотный профиль.


Но не стоит забывать, что для того, чтобы наш организм не испытывал дефицита в какой-либо аминокислоте, в течение дня нужно стараться наедать белок из разных источников. При это не важно — мясоед вы или вегетарианец.

Раунд 3. Витамины и минералы


Витаминно-минеральный состав на 100 гр готового продукта:






































































	Куриная грудка	Нут
Витамин A	-	3 мкг
Витамин D	0,4 мкг	-
Витамин E	0,4 мг	0,82 мг
Витамин K	4,5 мкг	9 мкг
С	-	4 мг
B1	0,26 мг	0,48 мг
B2	0,08 мг	0,21 мг
B4	39,4 мг	95,2 мг
B5	0,92 мг	1,59 мг
B9	8 мкг	557 мкг
B12	0,34 мкг	-
PP	14,37 мг	6,16 мг
Калий	218 мг	875 мг
Кальций	18 мг	105 мг
Магний	24 мг	115 мг
Натрий	457 мг	24 мг
Фосфор	210 мг	366 мг
Железо	1,14 мг	6,24 мг
Марганец	0,23 мг	2,2 мг
Медь	0,23 мг	0,85 мг
Селен	24,6 мкг	8,2 мкг
Цинк	0,77 мг	3,43 мг


Как мы видим из таблицы, нут во многом опережает курицу по ряду витаминов и минералов.


Однако, чаще всего возникают споры по поводу витамина B12 в растительной диете.


Действительно, почти все источники витамина B12 имеют животное происхождение. Если вы избегаете продуктов животного происхождения, то без соответствующих добавок может появиться дефицит B12. Поэтому если вы веган, стоит принимать его дополнительно. В растительных источниках этот витамин можно найти в водорослях и тофу.

Заключение


Употреблять в пищу мясо или нет — выбор каждого. Все больше различных исследований указывают на то, что необходимо если не исключить, то хотя бы уменьшить количество животного белка в рационе, чтобы снизить потенциальные канцерогенные риски.


Об этом можно спорить много, мы же в нашем сравнении хотели показать, что не нужно зацикливаться на мясе, как на единственном источнике белка. Добавляйте в свой рацион разные виды белка и не бойтесь экспериментировать. А если вы любите мясо, то старайтесь выбирать качественные, фермерские продукты.


Растительный белок — это полноценный белок, но при грамотном сочетании продуктов. Им может полностью заменить мясо и вегетарианец и спортсмен, которому необходимо правильно обслуживать тренировочную активность.

А если вы задумываетесь о вегетарианстве, то не нужно бояться, что вам не будет хватать белка и других полезных веществ. Почему бы не провести эксперимент? Попробуйте, это очень интересный опыт. Вы заметите, что вкусовые рецепторы начинают по-другому воспринимать вкус привычной еды, откроете для себя множество новых продуктов и блюд, о которых даже не подумали бы раньше. Стремитесь формировать мнение, опираясь на собственный опыт и ощущения.


Автор: Светлана Шведова


Если вам понравилась эта статья, не пропустите:

Состав и структура белка

— Biology LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF
1. Вторичная структура полипептидной цепи
2. График Рамачандрана
   1. α-Спирали
   2. α-спираль
   3. β-ПЛИТИРОВАННЫЕ ЛИСТЫ
   4. α-ПЛИТИРОВАННЫЕ ЛИСТЫ
3. кодирует третичную структуру
4. 10 Четвертичная структура цепочка одномерных аминокислот, которые переводятся в трехмерные белки. Белки имеют первичную, вторичную и третичную структуру. Первичная структура состоит из аминокислот, которые связаны пептидными связями и образуют линейные цепи полипептидов. Вторичная структура состоит из полипептидных цепей, которые складываются в трехмерные структуры. Третичные структуры — это водорастворимые белки, которые конденсируются в уплотненные структуры.

   Белковые структуры

   • Первичная структура (линейный полимер аминокислот)

   (удерживается вместе пептидными связями)

   • Вторичная структура (стандартные трехмерные модели)

   (a-спираль, ß-лист, удерживается вместе с Н-связями между атомами основной цепи)

   • Третичная структура (детальная трехмерная конформация)

   (связи между атомами боковых цепей)

   • Четвертичная структура (комбинированные полимерные цепи)

   Вторичная структура полипептидной цепи

   Вторичная структура относится к форме сворачивающегося белка, обусловленной исключительно водородными связями между его амидной и карбонильной группами основной цепи. Вторичная структура не включает связывание между R-группами аминокислот, гидрофобные взаимодействия или другие взаимодействия, связанные с третичной структурой.

   Две наиболее часто встречающиеся вторичные структуры полипептидной цепи — это альфа-спирали и бета-складчатые листы. Эти структуры являются первыми основными этапами сворачивания полипептидной цепи, и они устанавливают важные топологические мотивы, которые определяют последующую третичную структуру и конечную функцию белка.

   Пептидные связи влияют на вторичную структуру

   Напомним, что плоская амидная связь ограничивает плоскости изгиба цепи: вращения вокруг связей CO-N нет, но плоскости вращаются вокруг связей

   α-CN (Φ) и α-CC = O связей (Ψ)

   График Рамачандрана

   Показывает группировку φψ и связывает их со структурами в реальных белках. Часто встречаются повторяющиеся структуры (α-спирали, β-листы)

   http://commons.wikimedia.org/wiki/Fi …neral_100K.jpg

   α-Спирали

   Альфа-спираль представляет собой правосторонний клубок аминокислотных остатков на полипептидной цепи, обычно в диапазоне от 4 до 40 остатков. Этот змеевик удерживается вместе водородными связями между кислородом C = O на верхнем витке и водородом N-H на нижнем витке. Такая водородная связь образуется ровно через каждые 4 аминокислотных остатка, а каждый полный виток спирали составляет всего 3,6 аминокислотных остатка. Этот регулярный узор придает альфа-спирали очень определенные характеристики в отношении толщины катушки и длины каждого полного витка вдоль оси спирали.

   Структурная целостность альфа-спирали частично зависит от правильной стерической конфигурации. Аминокислоты, R-группы которых слишком велики (триптофан, тирозин) или слишком малы (глицин), дестабилизируют альфа-спирали. Пролин также дестабилизирует альфа-спирали из-за своей неправильной геометрии; его R-группа соединяется обратно с азотом амидной группы, что вызывает стерические затруднения. Кроме того, отсутствие водорода в азоте пролина не позволяет ему участвовать в образовании водородных связей.

   Другим фактором, влияющим на стабильность альфа-спирали, является общий дипольный момент всей спирали, обусловленный отдельными диполями групп C = O, участвующих в водородных связях. Стабильные альфа-спирали обычно заканчиваются заряженной аминокислотой, чтобы нейтрализовать дипольный момент.

   α-спираль

   • 3,6 аминокислот на виток
   • 0,54 нм на виток
   • боковые цепи указаны
   • Н-связи параллельно оси
   • Н-связи n-4
   • дипольный момент (отрицательный при C конец)
   • no pro, less gly, ser
   • ограниченные одинаковые заряды боковой цепи

   α-спирали обладают дипольным моментом; некоторые боковые цепи являются предпочтительными.грамм. psi-loop) сегменты полипептидной цепи перекрывают друг друга и образуют ряд водородных связей друг с другом. Это может происходить в параллельном расположении:

   Или в антипараллельном расположении:

   Параллельное и антипараллельное расположение является прямым следствием направленности полипептидной цепи. В антипараллельной компоновке конец С-конца одного сегмента находится на той же стороне, что и конец-N-конец другого сегмента. При параллельном расположении конец С-конца и конец N-конца находятся на одних и тех же сторонах для обоих сегментов.«Складка» возникает из-за чередования плоскостей пептидных связей между аминокислотами; выровненные амино- и карбонильная группы каждого противоположного сегмента меняют свою ориентацию от обращенных друг к другу на противоположные направления.

   Параллельное расположение менее стабильно, потому что геометрия отдельных молекул аминокислоты заставляет водородные связи располагаться под углом, делая их длиннее и, следовательно, слабее. Напротив, в антипараллельном расположении водородные связи выровнены прямо напротив друг друга, что делает связи более прочными и стабильными.

   Обычно антипараллельный бета-складчатый лист образуется, когда полипептидная цепь резко меняет направление. Это может происходить в присутствии двух последовательных остатков пролина, которые создают угловой изгиб в полипептидной цепи и загибают ее обратно на себя. Это не обязательно для отдаленных сегментов полипептидной цепи для образования бета-складчатых листов, но для проксимальных сегментов это определенное требование. Для коротких расстояний два сегмента бета-складчатого листа разделены 4 + 2n аминокислотными остатками, при этом 4 является минимальным числом остатков.

   Обратный поворот (ß-изгиб):

   • R2 (сторона C = O) часто G, A
   • R3 (сторона NH) часто D
   • Proline часто R2 или R3

   α

   — ПЛИССИРОВАННЫЕ ЛИСТЫ

   Структура, аналогичная структуре бета-гофрированного листа, представляет собой альфа-гофрированный лист. Эта структура энергетически менее выгодна, чем бета-складчатый лист, и довольно необычна для белков. Альфа-гофрированный лист характеризуется выравниванием карбонильных и аминогрупп; все карбонильные группы ориентированы в одном направлении, тогда как все группы N-H ориентированы в противоположном направлении.Поляризация амино- и карбонильных групп приводит к суммарному дипольному моменту на альфа-складчатом листе. Карбонильная сторона приобретает чистый отрицательный заряд, а амино-сторона приобретает чистый положительный заряд.

   Третичная структура

   http://commons.wikimedia.org/wiki/Fi…_Structure.png

   Третичная структура включает связи между боковыми цепями и между ними:

   • Водород (-OH… O -)

   • Ионный (обычно отталкивание: -Ch3-Nh5 + ::::::: + h5N-Ch3-)

   • Ван-дер-Вааль (притяжение на короткие расстояния)

   • Дисульфид (ковалентный: -Ch3-SS- Ch3-)

   • Гидрофобные

   Третичные связи влияют на положение вторичных структур.

   А положение вторичной структуры в белке будет влиять на типы боковых цепей (третичная структура).

   α-Спираль на поверхности белка будет иметь гидрофильные боковые цепи с одной стороны оси спирали и гидрофобные боковые цепи с другой. Α-Спираль внутри белка будет иметь в основном гидрофобные боковые цепи. Α-Спираль, подверженная воздействию раствора со всех сторон (необычно), будет иметь гидрофильные боковые цепи со всех сторон от оси спирали (в основном).

   Четвертичная структура

   Четвертичная структура включает отдельные полипептиды, удерживаемые вместе слабыми связями в различной симметрии

   Симметрии:

   Гомомультимер :: гетеромультимер

   гомомультимер: белок с множеством полипептидных цепей, содержащий два или более идентичных компонента

   гетеромультимер : белок с множеством полипептидных цепей, содержащий два или более различных компонента

   Изологичный :: гетерологичный

   Закрытый :: открытый

   Сворачивание белка снижает свободную энергию (ΔG) системы.

   Сворачивание белка включает как белок, так и растворитель.

   ΔG = GF- GU

   = ΔH — TΔS

   =

   + ΔH (белок)

   + ΔH (растворитель)

   — TΔS (белок)

   — TΔS (растворитель)

   ΔG для сворачивание

   невелико (от -20 до -60 кДж / моль) и в основном из-за гидрофобных взаимодействий

   Почему так мало?

   Изменения формы являются важной частью функции и контроля белка. Например: изменение формы позволяет ДНК-метилтрансферазе выбирать полуметилированный me CG / GC для биметилирования до me CG / Gme C

   Содержание белка и аминокислотный состав коммерчески доступных изолятов растительного белка

   Постпрандиальный рост концентраций незаменимых аминокислот (EAA) модулирует увеличение скорости синтеза мышечного белка после приема белка.Содержание EAA и состав AA в источнике пищевого белка вносят вклад в дифференциальную синтетическую реакцию мышечного белка на прием различных белков. Более низкое содержание EAA и специфический недостаток лейцина, лизина и / или метионина могут быть причиной более низкой анаболической способности белков растительного происхождения по сравнению с белками животного происхождения. Мы сравнили содержание EAA и состав AA в большом количестве источников растительного белка с белками животного происхождения и белками скелетных мышц человека.Состав АК овса, люпина, пшеницы, конопли, микроводорослей, сои, коричневого риса, гороха, кукурузы, картофеля, молока, сыворотки, казеината, казеина, яиц и белка скелетных мышц человека оценивали с помощью UPLC-MS / MS. Содержание EAA в изолятах растительного белка, таких как овес (21%), люпин (21%) и пшеница (22%), было ниже, чем в белках животного происхождения (сыворотка 43%, молоко 39%, казеин 34% и яйца. 32%) и мышечный белок (38%). Профили АК сильно различались среди белков растительного происхождения с содержанием лейцина от 5,1% для конопли до 13.5% кукурузного белка по сравнению с 9,0% для молока, 7,0% для яичного белка и 7,6% для мышечного белка. Метионин и лизин обычно содержали меньше белков растительного происхождения (1,0 ± 0,3 и 3,6 ± 0,6%) по сравнению с белками животного происхождения (2,5 ± 0,1 и 7,0 ± 0,6%) и мышечным белком (2,0 и 7,8% соответственно). В заключение можно сказать, что существуют большие различия в содержании ЕАА и составе АК между различными изолятами растительного белка. Комбинации различных изолятов белков растительного происхождения или смеси белков животного и растительного происхождения могут обеспечить характеристики белков, которые точно отражают типичные характеристики белков животного происхождения.

   
   Ключевые слова:
   

   Незаменимая аминокислота; Лейцин; Синтез мышечного белка; Протеин растительного происхождения; Белковая смесь.

   Содержание белка и аминокислотный состав коммерчески доступных изолятов растительного белка

   Abstract

   Постпрандиальное повышение концентраций незаменимых аминокислот (EAA) модулирует увеличение скорости синтеза мышечного белка после приема белка. Содержание EAA и состав AA в источнике пищевого белка вносят вклад в дифференциальную синтетическую реакцию мышечного белка на прием различных белков. Более низкое содержание EAA и специфический недостаток лейцина, лизина и / или метионина могут быть причиной более низкой анаболической способности белков растительного происхождения по сравнению с белками животного происхождения. Мы сравнили содержание EAA и состав AA в большом количестве источников растительного белка с белками животного происхождения и белками скелетных мышц человека.Состав АК овса, люпина, пшеницы, конопли, микроводорослей, сои, коричневого риса, гороха, кукурузы, картофеля, молока, сыворотки, казеината, казеина, яиц и белка скелетных мышц человека оценивали с помощью UPLC-MS / MS. Содержание EAA в изолятах растительного белка, таких как овес (21%), люпин (21%) и пшеница (22%), было ниже, чем в белках животного происхождения (сыворотка 43%, молоко 39%, казеин 34% и яйца. 32%) и мышечный белок (38%). Профили АК сильно различались среди белков растительного происхождения с содержанием лейцина от 5,1% для конопли до 13. 5% кукурузного белка по сравнению с 9,0% для молока, 7,0% для яичного белка и 7,6% для мышечного белка. Метионин и лизин обычно содержали меньше белков растительного происхождения (1,0 ± 0,3 и 3,6 ± 0,6%) по сравнению с белками животного происхождения (2,5 ± 0,1 и 7,0 ± 0,6%) и мышечным белком (2,0 и 7,8% соответственно). В заключение можно сказать, что существуют большие различия в содержании ЕАА и составе АК между различными изолятами растительного белка. Комбинации различных изолятов белков растительного происхождения или смеси белков животного и растительного происхождения могут обеспечить характеристики белков, которые точно отражают типичные характеристики белков животного происхождения.

   Ключевые слова: Незаменимая аминокислота, лейцин, растительный белок, синтез мышечного белка, белковая смесь

   Введение

   Потребление диетического белка стимулирует синтез мышечного белка (Rennie et al. 1982). Синтетический ответ мышечного белка на потребление белка может существенно различаться в зависимости от типа или источника пищевого белка. Дифференциальный синтетический ответ мышечного протеина в значительной степени зависит от постпрандиальной доступности незаменимых аминокислот (и, в частности, лейцина) для мышц (Atherton et al.2010; Volpi et al. 2003 г.). Доступность незаменимых аминокислот после приема пищи регулируется рядом физиологических процессов, включая переваривание пищевых белков, абсорбцию аминокислот, удержание внутренних аминокислот и перфузию скелетных мышц (Groen et al.2015), а также различные диетические факторы, включая аминокислотный состав, незаменимые содержание аминокислот и наличие антипитательных факторов.

   В многочисленных исследованиях оценивалась постпрандиальная реакция синтеза мышечного белка на употребление молочных продуктов (Burd et al.2012; Gorissen et al. 2016; Пеннингс и др. 2011, 2012; Tang et al. 2009; Witard et al. 2014; Ян и др. 2012a) и мяса (Билс и др., 2016; Бурд и др., 2015; Пеннингс и др., 2013; Саймонс и др., 2007, 2009, 2011; Филлипс, 2012; Робинсон и др., 2013). Сильное постпрандиальное увеличение скорости синтеза мышечного белка после приема этих белков животного происхождения связано с быстрым повышением концентрации незаменимых аминокислот в плазме, в частности лейцина. Для сравнения: синтетические реакции мышечного белка на потребление растительных белков, таких как соя (Phillips 2012; Tang et al.2009; Wilkinson et al. 2007; Ян и др. 2012b) и пшеницы (Gorissen et al. 2016), как было показано, имеют меньшую величину по сравнению с белками животного происхождения. Меньшие анаболические свойства белков растительного происхождения объясняются более низким содержанием незаменимых аминокислот или нехваткой определенных аминокислот, таких как лейцин, лизин и / или метионин (Консультации экспертов ВОЗ / ФАО / УООН, 2007 г .; van Vliet et al.2015 ; Янг и Пеллетт 1994). Все аминокислоты необходимы для синтеза белка, и недостаток одной или нескольких аминокислот может нарушить постпрандиальную реакцию синтеза мышечного белка.Интересно, что анаболические свойства белков растительного происхождения были изучены только для нескольких источников белка, таких как соя (Fouillet et al. 2002, 2009; Hartman et al. 2007; Phillips 2012; Tang et al. 2009; Wilkinson et al. 2007; Янг и др. 2012b; Браун и др. 2004; Волек и др. 2013), пшеница (Гориссен и др. 2016; Нортон и др. 2009, 2012) и рис (Джой и др. 2013), несмотря на большое разнообразие источников белка растительного происхождения (van Vliet et al. 2015).

   Использование изолятов растительного белка в пищевых рецептурах в последнее время стало интересным из-за большей устойчивости и более низких производственных затрат.Текущий рынок предлагает широкий выбор растительных белков, но отсутствие исследований, сравнивающих растительные белки, затрудняет выбор наиболее оптимальных растительных белков. Ранее мы сообщали о существенных различиях в характеристиках пищевого белка между различными источниками белка растительного происхождения (van Vliet et al. 2015). Однако в этот отчет включены данные большого количества исследований, в которых использовались независимые анализы и оценивался только один источник белка или сравнивались несколько источников белка растительного происхождения.В текущем исследовании мы применили те же аналитические процедуры к большому выбору коммерчески доступных белковых изолятов, чтобы обеспечить более полный обзор характеристик пищевого белка основных изолятов растительного и животного белка, которые в настоящее время широко доступны на рынке.

   В настоящем исследовании мы охарактеризовали различные изоляты белков растительного происхождения (овес, люпин, пшеница, конопля, микроводоросли, соя, коричневый рис, горох, кукуруза и картофель), белковые изоляты животного происхождения (сыворотка, молоко, казеинат , казеин и яйцо) и белок скелетных мышц человека.Используя тандемную масс-спектрометрию с ультраэффективной жидкостной хроматографией (UPLC – MS / MS), мы оценили аминокислотный состав этих типов и источников белка. Это исследование обеспечивает основу для идентификации белков растительного происхождения с высоким анаболическим потенциалом и для определения новых смесей белков растительного происхождения, которые обеспечивают полный спектр незаменимых аминокислот, подобных большинству источников белка животного происхождения.

   Методы

   Источники белка

   Было отобрано тридцать пять образцов белка, которые в настоящее время коммерчески доступны в виде изолированного порошка белка, подходящего для применения в питании человека или кормах для животных. Десять различных источников белка растительного происхождения, включая овес ( n = 1), люпин ( n = 1), пшеницу ( n = 7), коноплю ( n = 1), микроводоросли ( n = 1), соя ( n = 7), коричневый рис ( n = 1), горох ( n = 3), кукуруза ( n = 3) и картофель ( n = 2). по сравнению с белками животного происхождения, включая молоко ( n = 1), сыворотку ( n = 3), казеинат ( n = 1), казеин ( n = 2) и яйца ( n = 1), а также белок скелетных мышц человека ( n = 10).Источники растительного белка, выбранные для текущего анализа, составляют примерно 67% от общего потребления растительного белка, из которых овес — 0,3%, пшеница — 32,3%, соя — 2,7%, коричневый рис — 20,6%, горох — 1,0%. , кукуруза составляет 7,3%, а картофель — 3,1% от общего потребления растительного белка (FAOSTAT 2013). Кроме того, в текущий анализ мы включили люпин, коноплю и микроводоросли. Люпин — это местное европейское бобовое растение с показателем качества белка, аналогичным соевому, и представляет интерес как альтернатива импорту сои (Lucas et al.2015; Мариотти и др. 2002). Микроводоросли привлекли к себе значительное внимание из-за их высокого содержания белка (как в мясе, яйцах, сое и молоке), наличия других полезных питательных веществ и производства, для которого требуется меньше воды и земли, чем для других сельскохозяйственных культур или продуктов животного происхождения (Bleakley and Hayes 2017 ). Все образцы белка были предоставлены натурой различными поставщиками: Agri Nutrition, Doetinchem, Нидерланды; Агридиент, Хофддорп, Нидерланды; Авебе, Вендам, Нидерланды; Каргилл, Миннетонка, Миннесота, США; Шамтор, Базанкур, Франция; Косукра, Варкунг, Бельгия; FrieslandCampina DMV, Вегел, Нидерланды; FrieslandCampina Domo, Бейлен, Нидерланды; Л.И. Франк, Твелло, Нидерланды; MRM Metabolic Response Modifiers, Оушенсайд, Калифорния, США; Рокетт, Лестрем, Франция; Selecta, Гояния, Бразилия; Тейт и Лайл, Кимстад, Швеция; Тереос, Маркольсхайм, Франция; Волак, Оруэлл, Соединенное Королевство; Витэленд, Вольвега, Нидерланды; Вулро, Верт, Нидерланды. Пробы белка транспортировали и хранили в закрытых упаковках в чистом, сухом, хорошо вентилируемом помещении при температуре и влажности окружающей среды до дальнейшего анализа. Мы включили белок скелетных мышц человека в качестве эталонного белка с «идеальным» аминокислотным составом, сосредоточив внимание на синтезе мышечного белка.Образцы скелетных мышц человека были получены с высоты 90–170 м. Wastus lateralis от десяти добровольцев, участвовавших в ранее опубликованном исследовании (Gorissen et al. 2014). Образцы белка были запрошены, получены и проанализированы в период с декабря 2014 года по июнь 2018 года.

   Анализ содержания белка

   Примерно 10 мг белкового порошка (в двух экземплярах) или лиофилизированной ткани скелетных мышц человека было собрано в стальных тиглях. Метод сжигания Дюма использовался для определения азота с помощью vario MAX cube CN (Elementar Analysensysteme, Германия).Содержание белка рассчитывали путем умножения определенного содержания азота на 6,25 в качестве стандартного коэффициента преобразования азота в белок. Продолжаются дискуссии о предпочтительном использовании коэффициентов превращения азота в белок, специфичных для источников белка, которые известны для некоторых, но не для всех источников белка, включенных в текущий анализ (Mariotti et al. 2008). В настоящем исследовании мы использовали единый коэффициент пересчета (6,25) для прямого сравнения различных источников белка.

   Анализ аминокислотного профиля

   Приблизительно 6 мг белкового порошка или лиофилизированной ткани скелетных мышц человека гидролизовали в 3 мл 6 М HCl в течение 12 часов при 110 ° C. После гидролиза образцы охлаждали до 4 ° C, чтобы остановить процесс гидролиза. HCl выпаривали в потоке азота и высушенные аминокислоты восстанавливали в 5 мл воды. Стандарты аминокислот были получены от Sigma-Aldrich (A9906) и разбавлены до конечных концентраций 500, 375, 250, 125, 62,5 и 31.25 мкМ. 10 мкл образца гидролизованного белка или стандартного раствора аминокислот смешивали с 1500 мкл 0,5 мМ тридекафторгептановой кислоты (TDFHA; Sigma) в воде и 10 мкл раствора внутреннего стандарта, содержащего стабильные меченые изотопами аминокислоты (Cambridge Isotopes Laboratories) в 0,1 M HCl. . Концентрации аминокислот определяли с помощью тандемной масс-спектрометрии ультраэффективной жидкостной хроматографии (UPLC) (Waterval et al. 2009). Жидкостную хроматографию выполняли при 30 ° C с использованием Acquity UPLC BEH C18, 1.Колонка 7 мкм, 2,1 × 100 мм (Waters, Milford, MA, USA) и градиентная система с подвижной фазой, состоящей из буфера A (0,5 мМ TDFHA в воде) и буфера B (0,5 мМ TDFHA в ацетонитриле) при скорости потока 650 мкл / мин (без разделения). Используемая программа градиента была следующей: исходные 99,5% A и 0,5% B; линейный градиент до 70% A и 30% B за 14 мин; удерживайте 3,5 мин, вернитесь к исходным условиям через 1 мин при скорости потока 700 мкл / мин с последующим уравновешиванием в течение 10 мин. За одну минуту до следующего ввода пробы поток был установлен на 650 мкл / мин.Время автономной работы 30 мин. Вводимый объем составлял 5 мкл. Масс-спектрометрию проводили с использованием тандемного масс-спектрометра Micromass Quattro Premier XE (Waters, Milford, MA, USA). Масс-спектрометр использовали в режиме мониторинга множественных реакций (MRM) в режиме положительного ESI. Температура десольватации составляла 450 ° C, температура источника составляла 130 ° C. Капиллярное напряжение было установлено на 0,5 кВ, а конусное напряжение было установлено на 25 В. Газообразный азот использовали в качестве газа для десольватации и в качестве газа конуса. Газообразный азот получали с использованием генератора азота NM30L (Peak Scientific, Ренфрушир, Шотландия).Расход газа в конусе составлял 50 л / час, а расход газа для десольватации составлял 800 л / час. Оптимальные условия обнаружения определяли путем постоянной инфузии стандартных растворов (50 мкМ) в растворителе А с использованием сплит-системы. MRM и сканирование дочерних ионов проводили с использованием аргона в качестве газа для столкновений при давлении 3,8 × 10 ^-3 мбар и потоке 0,2 мл / мин.

   Во время кислотного гидролиза заменимые аминокислоты аспарагин и глутамин превращаются в аспарагиновую кислоту и глутаминовую кислоту соответственно, а незаменимая аминокислота триптофан разлагается, что исключает возможность обнаружения этих аминокислот (Fountoulakis and Lahm 1998). .Поскольку триптофан не измерялся, сумма незаменимых аминокислот включает треонин, метионин, фенилаланин, гистидин, лизин, валин, изолейцин и лейцин. Кислотный гидролиз проводили в отсутствие кислорода, и процесс гидролиза прекращали после 12 ч инкубации, чтобы минимизировать восстановление цистеина и метионина. Хотя кислотный гидролиз не является оптимальным для всех аминокислот, мы использовали эту процедуру для всех образцов белка, чтобы обеспечить прямое сравнение между различными источниками белка.

   Результаты

   Содержание белка

   Содержание белка варьировалось от 51 до 86% в сырье (рис.). Источники белка растительного происхождения варьировались от 51 до 81%, а содержание белка было ниже в конопле (51%), люпине (61%), овсе (64%) и кукурузе (65%) и выше в коричневом рисе (79%). , горох (80%), картофель (80%) и пшеница (81%). Содержание белка в белках животного происхождения колебалось от 51% в яйцах до 86% в казеинате кальция. Лиофилизированная ткань скелетных мышц человека содержала 84% белка.Содержание белка в различных образцах из одного и того же источника белка различается у разных поставщиков: содержание белка в пшеничном белке составляет от 74 до 88%, соевого белка — от 61 до 91%, горохового белка — от 77 до 81%, кукурузного белка — от 58. до 75%, картофельный белок от 77 до 83%, сывороточный белок от 72 до 84% и казеин от 67 до 78%.

   Среднее (± SEM) содержание белка (% исходного материала) в различных источниках пищевого белка и ткани скелетных мышц человека на основе определенного содержания азота, умноженного на 6.25 в качестве стандартного коэффициента преобразования. Белые столбцы представляют источники белка растительного происхождения, серые столбцы представляют источники белка животного происхождения, а черные столбцы представляют белок скелетных мышц человека

   Содержание незаменимых аминокислот

   Содержание незаменимых аминокислот показано на рис. Содержание незаменимых аминокислот было ниже у белков растительного происхождения (26 ± 2% от общего белка) по сравнению с белками животного происхождения (37 ± 2% от общего белка) и белками скелетных мышц человека (38% от общего белка).Содержание незаменимых аминокислот в растительных белках овса (21%), люпина (21%), пшеницы (22%), конопли (23%) и микроводорослей (23%) ниже аминокислотных показателей ВОЗ / ФАО / УООН. потребность в кислоте (Консультация экспертов ВОЗ / ФАО / УООН, 2007 г.). Таким образом, потребность в незаменимых аминокислотах не будет удовлетворена, если один из этих белков будет единственным потребляемым источником белка. Обратите внимание, что это требование основано на рекомендуемом потреблении взрослого белка 0,66 г / кг массы тела в день. Белки растительного происхождения, которые действительно удовлетворяют потребности в незаменимых аминокислотах, включают сою (27%), коричневый рис (28%), горох (30%), кукурузу (32%) и картофель (37%).Из белков животного происхождения сывороточный белок имел самое высокое содержание незаменимых аминокислот — 43%. Молочный белок (39%) и казеинат кальция (38%) показали более низкое содержание незаменимых аминокислот, а казеин (34%) и яйцо (32%). Все белки животного происхождения были значительно выше аминокислотных требований ВОЗ / ФАО / УООН.

   Среднее (± SEM) содержание незаменимых аминокислот (EAA) (% от общего белка) в различных источниках пищевого белка и белка скелетных мышц человека. Белые столбцы представляют источники белка растительного происхождения, серые столбцы представляют источники белка животного происхождения, а черные столбцы представляют белок скелетных мышц человека.Пунктирная линия представляет потребности взрослых в аминокислотах (Консультации экспертов ВОЗ / ФАО / УООН, 2007 г.). Примечание. EAA — это сумма His, Ile, Leu, Lys, Met, Phe, Thr и Val. Trp не измерялся

   Профили аминокислот

   Профили аминокислот существенно различались среди белков растительного происхождения с содержанием лейцина всего 5,1% в конопле, 5,2% в люпине, 5,8% в микроводорослях и 13,5% в кукурузе. и 8,3% в картофеле по сравнению с 7,6% в белке скелетных мышц человека (рис. а). Несмотря на высокое содержание лейцина в кукурузе и картофеле, среднее содержание лейцина в растительных белках было ниже (7.1 ± 0,8%) по сравнению с белками животного происхождения (8,8 ± 0,7%). Особенно низкое содержание лизина и метионина в растительных белках (3,6 ± 0,6 и 1,0 ± 0,3% соответственно) по сравнению с белками животного происхождения (7,0 ± 0,6 и 2,5 ± 0,1% соответственно) и белками скелетных мышц человека (7,8 ± 0,1%). и 2,0% соответственно), но с большой вариабельностью между растительными источниками белка (рис. a, b). Содержание лизина в пшенице (1,4%), кукурузе (1,5%), овсе (2,1%), коричневом рисе (2,4%), конопле (2,8%) и люпине (3.5%) ниже требований ВОЗ / ФАО / УООН и значительно ниже по сравнению с соей (4,6%), микроводорослями (5,3%), горохом (5,9%) и картофелем (6,0%). Содержание метионина было низким в микроводорослях (0,0%), овсе (0,2%), люпине (0,3%), горохе (0,4%), сои (0,4%) и пшенице (0,9%), но достигнуто ВОЗ / ФАО / УООН. потребности в картофеле (1,6%), кукурузе (1,7%), конопле (2,0%) и коричневом рисе (2,5%). Менее выраженная вариабельность наблюдалась между растительными и животными белками в содержании изолейцина, валина, гистидина, фенилаланина и треонина.За исключением картофельного белка, содержание аминокислот с разветвленной цепью изолейцина и валина было ниже в растительных белках по сравнению с белками животного происхождения и не соответствовало требованиям ВОЗ / ФАО / УООН. Полный обзор аминокислотных профилей, выраженных в г / 100 г сырья, представлен в таблице.

   Среднее (± SEM) содержание лейцина ( a ), изолейцина ( b ) и валина ( c ) (% от общего белка) в различных источниках пищевого белка и белка скелетных мышц человека.Белые столбцы представляют источники белка растительного происхождения, серые столбцы представляют источники белка животного происхождения, а черные столбцы представляют мышцы человека. Пунктирная линия представляет потребности в аминокислотах для взрослых (Консультация экспертов ВОЗ / ФАО / УООН, 2007 г.)

   Среднее (± SEM) лизин ( a ), метионин ( b ), гистидин ( c ), фенилаланин (). d ) и содержание треонина ( e ) (% от общего белка) в различных источниках пищевого белка и белка скелетных мышц человека.Белые столбцы представляют источники белка растительного происхождения, серые столбцы представляют источники белка животного происхождения, а черные столбцы представляют мышцы человека. Пунктирная линия представляет потребности в аминокислотах для взрослых (Консультация экспертов ВОЗ / ФАО / УООН, 2007 г.)

   Таблица 1

   Содержание аминокислот в различных источниках пищевого белка и в скелетных мышцах человека

   	Овес	Люпин	Пшеница	Конопля	Микроводоросли	Соя	Коричневый рис	Горох	Кукуруза	Картофель	Сыворотка	Молоко	Казеинат

   9037 9037 9037 9037 9037 9037 Мышца человека 6 Казеин

   Eggs6 9037 9037 9037 кислоты

   903 903 903 Метионин

   903

   3,6

   3,5

   903 903 903 903 903 903 903 903 903 Аланин

   903

   903 31,9

   Табл. которые необходимо употребить, чтобы позволить 2.7 г лейцина или 10,9 г незаменимых аминокислот для приема внутрь, что представляет собой количество лейцина или незаменимых аминокислот, присутствующих в 25 г сывороточного протеина, которое, как было показано, стимулирует синтез мышечного протеина у людей (Gorissen et al.2017; Mitchell et al. др. 2015; Витард и др. 2014; Янг и др. 2012a). Для приема 2,7 г лейцина необходимо потребить от 20 до 54 г белка растительного происхождения, что может быть обеспечено, например, 31 г порошка кукурузного протеина или 105 г порошка конопляного протеина. Это еще раз подчеркивает разнообразие источников растительного белка.

   Таблица 2

   Типичное количество белка

   Треонин	1.5	1,6	1,8	1,3	2,1	2,3	2,3	2,5	1,8	4,1	5,4	3,5	3,5	2,6	0,1	0,2	0,7	1,0	0,0	0,3	2,0	0,3	1,1	1,3	1,8	2,1	2.2	1,6	1,4	1,7
   Фенилаланин	2,7	1,8	3,7	1,8	2,1	3,2	3,7	3,780 3,7 3,5	4,2	3,1	2,3	3,8
   Гистидин	0,9	1,2	1,4	1,1	0,7	1.5	1,5	1,6	1,1	1,4	1,4	1,9	2,2	1,7	0,9	2,8
   Лизин	2,1	3,4	1,9	4,7	1,0	4,8	7,1	5,9	5,9	4,6	2,7	6,6
   Валин 20	1,4	2,3	1,3	2,1	2,2	2,8	2,7	2,1	3,7	3,5	3,6	3,8	3,0 2,0	3,8	3,0 903 Изолейцин	1,3	1,5	2,0	1,0	1,2	1,9	2,0	2,3	1,7	3,1	3,8	2,9	3,8	2,9	0	2,3	1,6	3,4
   Лейцин	3,8	3,2	5,0	2,6	4,0	5,0	5,8	5,7 7,0	7,8	5,8	3,6	6,3
   ΣEAA	13,7	13,1	18,0	11,6	15,7	19,980	19,91	23,6	21,0	29,3	34,1	30,3	32,8	24,8	16,5	31,8
   Незаменимые аминокислоты
   2,3	2,1	3,4	3,4	3,6	2,9	3,4	4,0	4,0	4,2	3,4	3.3	2,3
   Глицин	1,7	2,1	2,4	2,1	2,6	2,7	3,4	2,8	1,6	1,5 903 1,5 1,2	1,4	3,1
   Глутаминовая кислота	11,0	12,4	26,9	7,4	5,7	12,4	12,7	12.9	13,1	7,1	15,5	16,7	16,0	13,9	5,1	13,1
   Proline	2,5	2,0	2,3 3,4	3,1	5,2	3,3	4,8	7,3	8,7	6,5	1,8	0,0
   Цистеин	0.4	0,2	0,7	0,2	0,1	0,2	0,6	0,2	0,3	0,3	0,8	0,2	0,1	0,4	2,2	1,7	1,8	1,9	4,0	2,8	4,3	3,2	4,8	3,3	4,2	2,6	2.6	2,0	2,6	4,1
   Тирозин	1,5	1,9	2,4	1,3	1,2	2,2	3,5	2,7	3,75 3,8	4,4	3,4	1,8	2,0
   Аргинин	3,1	5,5	2,4	5,3	3,4	4,8	5.4	5,9	1,7	3,3	1,7	2,6	2,9	2,1	2,6	4,4
   ΣNEAA	24,7	36,8	34,4	32,3	27,8	34,9	38,6	40,4	32,5	19,0	29,0

   903 903 903

   	Соответствует лейцину		Соответствует ΣEAA
   	Количество белка (г)	Количество исходного материала (г)	Количество белка г)	Количество сырья (г)
   Овес	47	73	51	79
   Люпин	52	86	86	Пшеница	45	55	49	60
   Конопля	54	105	48	93
   Микроводоросли 48	3 903 903
   Соя	40	55	40	55
   Коричневый рис	37	47 9037 5	39	49
   Горох	38	48	37	46
   Кукуруза	20	31	34	903 903 903 903 903 41	30	37
   Whey	25	32	25	32
   Молоко	31	39	28	35	28	33
   Казеин	34	47	32	44
   Яйцо	39	77	902 902 902	902 902 902 930 930 902 В этом исследовании измеряется и сравнивается аминокислотный состав различных изолятов растительного белка, включая овес, люпин, пшеницу, коноплю, микроводоросли. к.э., соя, коричневый рис, горох, кукуруза и картофель с белками животного происхождения и белками скелетных мышц человека.Мы обнаружили, что белки растительного происхождения имеют относительно низкое содержание незаменимых аминокислот и лейцина по сравнению с белками животного происхождения и белками скелетных мышц человека. Кроме того, некоторые, но не все изоляты растительного белка имеют низкое содержание лизина и / или метионина. Поскольку аминокислотный состав различных источников белка растительного происхождения сильно различается, сбалансированная комбинация различных белков растительного происхождения может обеспечить смесь белков высокого (эр) качества. Рост мирового населения в сочетании со все более ограниченными ресурсами (пахотная земля и пресная вода) привел к необходимости в альтернативных источниках белка для удовлетворения глобальных потребностей в белке.Для производства продуктов питания на растительной основе требуется меньше земли и воды, и это связано с более низкими выбросами парниковых газов по сравнению с продуктами питания животного происхождения. Однако исследования показывают, что белки растительного происхождения имеют более низкое качество с точки зрения их способности увеличивать скорость синтеза мышечного белка после еды. Это убеждение в основном основано на очень немногих исследованиях, в которых оценивалась синтетическая реакция мышечного белка на прием соевого белка (Phillips 2012; Tang et al. 2009; Wilkinson et al. 2007; Yang et al.2012b). Более низкое содержание незаменимых аминокислот и / или относительная нехватка лейцина, лизина и / или метионина в белке могут способствовать более низкой анаболической способности белков растительного происхождения. Однако аминокислотный состав разных источников растительного белка сильно различается. В недавнем обзоре литературы мы сравнили данные о содержании незаменимых аминокислот, лейцина, лизина и метионина в различных источниках белка растительного и животного происхождения (van Vliet et al.2015). В этом обзоре использовались данные, полученные из большого количества публикаций, в которых применялось множество различных аналитических процедур для оценки характеристик белков, таких как содержание азота и аминокислотный состав.В текущем исследовании мы собрали большое количество имеющихся в продаже диетических протеиновых порошков и применили одни и те же аналитические процедуры ко всем источникам протеина, включая метод сжигания Дюма для определения содержания протеина в протеиновом порошке (Jung et al. 2003) и ультра тандемная масс-спектрометрия с жидкостной хроматографией для оценки аминокислотного состава источников белка (Waterval et al. 2009). Следовательно, мы сравнили содержание белка, а также содержание незаменимых и заменимых аминокислот и, более конкретно, содержание лейцина, лизина и метионина между различными растительными белками, белками животного происхождения и белками скелетных мышц человека. Из аминокислот незаменимые аминокислоты, по-видимому, в первую очередь ответственны за постпрандиальную стимуляцию синтеза мышечного белка (Tipton et al. 1999a, b; Volpi et al. 2003). Существует дозозависимая зависимость между количеством потребляемых незаменимых аминокислот и постпрандиальной реакцией синтеза мышечного белка до тех пор, пока не будет достигнуто плато (Cuthbertson et al. 2005). При определении источников пищевого белка, которые можно эффективно использовать в диетических вмешательствах для стимулирования роста мышц или предотвращения потери мышечной массы, важно учитывать содержание незаменимых аминокислот в источнике пищевого белка.Хотя мы наблюдали, что среднее содержание незаменимых аминокислот в растительных белках обычно ниже по сравнению с животными белками и белками скелетных мышц человека, некоторые растительные белки имеют относительно высокое содержание незаменимых аминокислот. Соевый, коричневый рис, горох, кукуруза и картофельный белок содержат незаменимые аминокислоты, которые соответствуют требованиям, рекомендованным ВОЗ / ФАО / УООН (Консультации экспертов ВОЗ / ФАО / УООН, 2007 г.) (рис.). Кроме того, содержание незаменимых аминокислот в картофельном белке (37%) на самом деле больше, чем в казеине (34%) и яйцах (32%).Эти данные предполагают, что определенные растительные белки теоретически могут обеспечивать достаточное количество незаменимых аминокислот, чтобы обеспечить надежную постпрандиальную стимуляцию синтеза мышечного белка. При переваривании и всасывании диетический белок обеспечивает аминокислоты, которые служат предшественниками для синтеза мышечного белка de novo. Помимо того, что они служат предшественниками для синтеза белка de novo, некоторые аминокислоты могут напрямую активировать механизм синтеза мышечного белка, активируя mTORC1 и последующую анаболическую передачу сигналов (Atherton et al.2010). В частности, было показано, что лейцин воспринимается Sestrin2, который способствует транслокации mTORC1 к лизосомной мембране, где он активируется (Laplante and Sabatini 2012; Saxton et al. 2016; Wolfson et al. 2016), что приводит к активации нижестоящей передачи сигналов. и последующая стимуляция синтеза мышечного белка. Таким образом, содержание лейцина в проглоченном источнике протеина формирует ключевую характеристику, которая модулирует активацию аппарата синтеза мышечного протеина после приема протеина.В связи с этим мы отметили, что конопля (5,1% лейцина) и люпин (5,2% лейцина) не соответствуют требованиям ВОЗ / ФАО / УООН по лейцину в 5,9% (Консультация экспертов ВОЗ / ФАО / УООН, 2007 г.), тогда как микроводоросли, овес , а пшеница обеспечивает почти необходимое количество лейцина, а соя, горох, коричневый рис, картофель и кукуруза обеспечивают гораздо большее количество лейцина (рис. а). Интересно, что содержание лейцина в картофеле (8,3%) выше по сравнению с казеином (8,0%) и яйцом (7,0%), а содержание лейцина в кукурузе (13,0%).5%) больше, чем сывороточный (11,0%) белок (по сравнению с 7,6% в человеческом белке скелетных мышц). Было хорошо установлено, что прием 25 г сывороточного протеина (обеспечивающий 2,7 г лейцина) приводит к сильной стимуляции скорости синтеза мышечного протеина (Gorissen et al., 2017; Mitchell et al. 2015; Witard et al. 2014; Yang et al. al. 2012a). Белки растительного происхождения могут обеспечивать такое же количество лейцина, регулируя количество потребляемого белка. Из-за повышенного содержания лейцина в кукурузе необходимо проглотить «всего» 20 г белка, чтобы получить 2.7 г лейцина, в то время как дозу других белков растительного происхождения необходимо увеличить до 33 г (картофель), 37 г (коричневый рис), 38 г (горох), 40 г (соя), 45 г ( пшеница), 47 г (овес), 48 г (микроводоросли), 52 г (люпин) и 54 г (конопля) (таблица). Потребление такого количества белка может быть достаточным для активации аппарата синтеза мышечного белка, если предположить, что 2,7 г лейцина достаточно для запуска этой активации. После активации все аминокислоты должны служить предшественниками для синтеза тканевого белка de novo, а нехватка одной или нескольких конкретных аминокислот может поставить под угрозу устойчивое повышение скорости синтеза мышечного белка после приема пищи. Содержание лизина и метионина в растительных белках обычно ниже (er) по сравнению с белками животного происхождения (Консультации экспертов ВОЗ / ФАО / УООН, 2007 г .; van Vliet et al. 2015; Young and Pellett 1994). Текущий анализ подтверждает эти результаты и показывает, что содержание метионина и лизина ниже в растительных белках (1,0 ± 0,3 и 3,6 ± 0,6%) по сравнению с белками животного происхождения (2,5 ± 0,1 и 7,0 ± 0,6%) и в скелетных мышцах человека. белок (2,0 и 7,8% соответственно). Интересно, что мы наблюдали большую вариабельность среди белков растительного происхождения, при этом некоторые белки растительного происхождения обеспечивают потребности в лизине (4.5%) и другие, обеспечивающие потребность в метионине (1,6%). В частности, соя, микроводоросли и горох содержат 4,6, 5,3 и 5,9% лизина соответственно, но с низким содержанием метионина. С другой стороны, кукуруза, конопля и коричневый рис содержат 1,7, 2,0 и 2,5% метионина, соответственно, но с низким содержанием лизина (рис. A, b). Белки овса, люпина и пшеницы содержат мало лизина и метионина, тогда как картофельный белок содержит достаточные уровни как лизина (6,0%), так и метионина (1,6%). Исследования анаболических свойств белков растительного происхождения показали, что синтетический ответ мышечного белка на потребление сои (Tang et al.2009; Wilkinson et al. 2007; Ян и др. 2012b) и пшеничного белка (Gorissen et al. 2016) ниже по сравнению с молочным белком. В попытке повысить синтетический ответ мышечного белка на соевый белок, Ян и его коллеги (Yang et al. 2012b) увеличили дозу белка с 20 до 40 г, но прием этой более высокой дозы соевого белка не смог вызвать большая стимуляция синтеза мышечного белка. Недавно мы показали, что увеличение количества гидролизата протеина пшеницы с 35 до 60 г, чтобы соответствовать содержанию лейцина в 35 г сывороточного протеина, могло существенно увеличить скорость синтеза мышечного протеина после еды (Gorissen et al.2016). Несмотря на эффективность, простое увеличение дозы растительных белков для компенсации их более низких анаболических свойств не всегда может быть практичным или осуществимым. Из десяти растительных белков, включенных в текущий анализ, картофельный белок является единственным источником белка, отвечающим требованиям ВОЗ / ФАО / УООН для всех незаменимых аминокислот. Таким образом, при потреблении картофельного белка в качестве единственного источника белка с пищей при рекомендуемом уровне потребления белка для взрослых 0,66 г / кг / день необходимо потреблять достаточное количество всех незаменимых аминокислот.Остается выяснить, может ли прием одного порционного количества картофельного белка стимулировать синтез мышечного белка. Остальные девять изолятов растительных белков, включенных в текущий анализ, содержат недостаточное количество лизина и / или метионина в соответствии с требованиями ВОЗ / ФАО / УООН. Низкое содержание лизина или метионина в белках кукурузы, конопли, коричневого риса, сои и гороха можно компенсировать, потребляя в 2–4 раза больше белка. Альтернативно, комбинирование кукурузы, конопли или коричневого риса (с низким содержанием лизина) с соей, микроводорослями или горохом (с низким содержанием метионина) в соотношении 50/50 дает белковые смеси с более «полным» аминокислотным составом.Эти смеси содержат промежуточные количества лизина и метионина и требуют только на 10–90% больше белка, чтобы обеспечить достаточное количество всех незаменимых аминокислот (вместо 2–4-кратной более высокой дозы при потреблении одного источника белка). В белках овса, люпина и пшеницы мало как лизина, так и метионина, что можно компенсировать потреблением в 3–8 раз большего количества белка. Однако более реалистичным подходом было бы объединение овсяного, люпинового или пшеничного белка с белками животного происхождения.При соотношении 50/50 этим смесям требуется только на 5–40% больше белка, чтобы обеспечить достаточное количество всех незаменимых аминокислот. Конечно, можно создать гораздо больше протеиновых смесей, сочетающих два или более источников протеина в различных соотношениях. Создание белковых смесей, по-видимому, дает преимущества по сравнению с увеличением дозы потребляемого белка, поскольку белковые смеси могут обеспечить достаточное количество всех незаменимых аминокислот при более низкой дозе белка. Еще предстоит оценить, увеличивает ли прием одного болюса этих протеиновых смесей скорость синтеза мышечного протеина.Обнадеживающие результаты были получены как у молодых (Reidy et al. 2013, 2014, 2016), так и у пожилых людей (Borack et al. 2016) при использовании белковой смеси, состоящей из 50% казеината, 25% сывороточного белка и 25% соевого белка. . В будущих исследованиях следует оценить анаболические свойства протеиновых смесей с большим относительным количеством растительных протеинов, протеиновых смесей, состоящих исключительно из протеинов растительного происхождения, предназначенных для обеспечения более сбалансированного профиля незаменимых аминокислот, и / или отдельных протеинов растительного происхождения с более оптимальный аминокислотный состав.Затем диетическое вмешательство может включать растительные белки или белковые смеси с более высокими анаболическими свойствами в качестве более устойчивого источника белка для удовлетворения глобальных потребностей в белке и поддержки общего роста, здоровья, а также поддержания мышечной массы на протяжении всей жизни. В заключение, существуют большие различия в содержании аминокислот и аминокислотном составе между различными источниками белка растительного происхождения. Комбинации различных источников белка растительного происхождения или смеси белков животного и растительного происхождения могут обеспечивать характеристики белка, которые точно отражают типичные характеристики источников белка животного происхождения. Анаболическая реакция на состав незаменимых аминокислот и сывороточного протеина выше, чем на только сывороточный протеин у молодых здоровых взрослых | Журнал Международного общества спортивного питания 1. Volpi E, Kobayashi H, Sheffield-Moore M, Mittendorfer B, Wolfe RR. Незаменимые аминокислоты в первую очередь отвечают за аминокислотную стимуляцию анаболизма мышечного белка у здоровых пожилых людей. Am J Clin Nutr. 2003. 78 (2): 250–8. CAS Статья Google ученый 2. Типтон К.Д., Гуркин Б.Е., Матин С, Вульф Р.Р. Заменимые аминокислоты не нужны для стимуляции синтеза чистого мышечного белка у здоровых добровольцев. J Nutr Biochem. 1999. 10 (2): 89–95. CAS Статья Google ученый 3. Като Х, Вольтерман К.А., Западный DWD, Сузуки К., Мур ДР. Незаменимые с пищей аминокислоты незаменимы для синтеза протеина в организме после тренировки у выносливых спортсменов с адекватным потреблением незаменимых аминокислот.Аминокислоты. 2018; 50 (12): 1679–84. CAS Статья Google ученый 4. Дэвис Р. В., Басс Дж. Дж., Карсон Б. П., Нортон С., Козойр М., Амиго-Бенавент М., Уилкерсон Д. Д., Брук М. С., Атертон П. Дж., Смит К., Джейкман П. М.. Дифференциальная стимуляция послетренировочного синтеза миофибулярного белка у людей после изонитрогенного изокалорийного кормления перед тренировкой. Питательные вещества. 2019; 11 (7). https://doi.org/10.3390/nu11071657. CAS Статья Google ученый 5. Паддон-Джонс Д., Шеффилд-Мур М., Катсанос К.С., Чжан XJ, Вулф Р.Р. Дифференциальная стимуляция синтеза мышечного протеина у пожилых людей после изокалорийного приема аминокислот или сывороточного протеина. Exp Gerontol. 2006. 41 (2): 215–9. CAS Статья Google ученый 6. Katsanos CS, Kobayashi H, Sheffield-Moore M, Aarsland A, Wolfe RR. Для оптимальной стимуляции скорости синтеза мышечного белка незаменимыми аминокислотами у пожилых людей требуется высокая доля лейцина.Am J Physiol Endocrinol Metab. 2006; 291 (2): E381–7. CAS Статья Google ученый 7. Черчвард-Венне Т.А., Бурд Н.А., Митчелл С.Дж., Вест Д.В., Филп А., Маркотт Г.Р., Бейкер С.К., Баар К., Филлипс С.М. Дополнение субоптимальной дозы белка лейцином или незаменимыми аминокислотами: влияние на синтез миофибриллярного белка в состоянии покоя и после упражнений с отягощениями у мужчин. J Physiol. 2012. 590 (11): 2751–65. CAS Статья Google ученый 8. Цуцуми Р., Цуцуми Ю.М. Пептиды и белки в сыворотке и их польза для здоровья человека. Остин Дж. Nutri Food Sci. 2014; 1 (1): 1002. Google ученый 9. Gaudel C, Nongonierma AB, Maher S, Flynn S, Krause M, Murray BA, Kelly PM, Baird AW, FitzGerald RJ, Newsholme P. Гидролизат сывороточного протеина способствует инсулинотропной активности в клональных β-клетках поджелудочной железы линии и усиливает гликемическую функцию у мышей Ob / Ob. J Nutr. 2013. 143 (7): 1109–14. CAS Статья Google ученый 10. Сайто Т. Антигипертензивные пептиды, полученные из бычьего мольцина и белков сыворотки. Adv Exp Med Biol. 2008; 606: 295–317. CAS Статья Google ученый 11. Athira S, Mann B, Sharma R, Kumar R. Улучшающий потенциал гидролизата сывороточного протеина против окислительного стресса, вызванного парацетамолом. J Dairy Sci.2013; 96 (3): 1431–7. CAS Статья Google ученый 12. Типтон К.Д., Эллиотт Т.А., Феррандо А.А., Арсланд А.А., Вулф Р.Р. Стимуляция мышечного анаболизма упражнениями с отягощениями и приемом лейцина и протеина. Appl Physiol Nutr Metab. 2009. 34 (2): 151–61. CAS Статья Google ученый 13. Черчвард-Венне Т.А., Брин Л., Ди Донато Д.М., Гектор А.Дж., Митчелл С.Дж., Мур Д.Р., Стеллингверфф Т., Брёй Д., Оффорд Е.А., Бейкер С.К., Филлипс С.М.Добавка лейцина к напитку с низким содержанием белка, смешанному с макроэлементами, усиливает синтез миофибриллярного белка у молодых мужчин: двойное слепое рандомизированное исследование. Am J Clin Nutr. 2014. 99 (2): 276–86. CAS Статья Google ученый 14. Ким И.Ю., Шутцлер С., Шредер А., Спенсер Г.Дж., Азхар Г., Феррандо А.А., Вулф Р.Р. Анаболический ответ на еду, содержащую разное количество белка, не ограничивается максимальной стимуляцией синтеза белка у здоровых молодых людей.Am J Physiol Endocrinol Metab. 2016; 310 (1): E73–80. Артикул Google ученый 15. Ким И.Ю., Шин Ю.А., Шутцлер С.Е., Азхар Г., Вулф Р.Р., Феррандо А.А. Качество пищевого белка определяет анаболический ответ у пожилых людей. Clin Nutr. 2018; 37 (6 Pt A): 2076–83. CAS Статья Google ученый 16. Ким И.Ю., Шутцлер С., Шрадер А.М., Спенсер Х.Дж., Азхар Г., Вулф Р.Р., Феррандо А.А.Схема распределения потребления белка не влияет на анаболический ответ, безжировую массу тела, мышечную силу или функцию в течение 8 недель у пожилых людей: рандомизированное контролируемое исследование. Clin Nutr. 2018; 37 (2): 488–93. CAS Статья Google ученый 17. Резерферд С.М., Фаннинг А.С., Миллер Б.Дж., Моуган П.Дж. Показатели аминокислот с поправкой на перевариваемость белка и показатели перевариваемых незаменимых аминокислот по-разному описывают качество белка у растущих самцов крыс.J Nutr. 2015; 145 (2): 372–9. CAS Статья Google ученый 18. Мэтьюз Д.Е., Марано Массачусетс, Кэмпбелл Р.Г. Утилизация лейцина и фенилаланина в спланхническом ложе у человека. Am J Phys. 1993; 264 (1 Pt 1): E109–18. CAS Google ученый 19. Ридс П.Дж., Хачи Д.Л., Паттерсон Б.В., Мотил К.Дж., Кляйн П.Д. Аполипопротеин В-100 ЛПОНП, потенциальный индикатор изотопного мечения пула синтетических предшественников печеночного белка у людей: исследования с множеством стабильных изотопно меченных аминокислот.J Nutr. 1992. 122 (3): 457–66. CAS Статья Google ученый 20. Вулф Р.Р., Чинкес ДЛ. Изотопные индикаторы в метаболических исследованиях: принципы и практика кинетического анализа. 2-е изд. Хобокен: Вили-Лисс; 2004. 21. Devries MC, Phillips SM. Дополнительный белок для поддержки мышечной массы и здоровья: преимущество сыворотки. J Food Sci. 2015; 80 (Приложение 1): A8 – A15. CAS Статья Google ученый 22. Kim IY, Park S, Smeets ETHC, Schutzler S, Azhar G, Wei JY, Ferrando AA, Wolfe RR. Потребление специально разработанной смеси незаменимых аминокислот способствует увеличению общего количества белка в организме в большей степени, чем полноценная замена еды у пожилых женщин с сердечной недостаточностью. Питательные вещества. 2019; 11 (6): 1360. CAS Статья Google ученый 23. Borsheim E, Bui QU, Tissier S, Kobayashi H, Ferrando AA, Wolfe RR. Влияние добавок аминокислот на мышечную массу, силу и физические функции у пожилых людей.Clin Nutr. 2008. 27 (2): 189–95. CAS Статья Google ученый 24. Бухари С.С., Филлипс Б.Е., Уилкинсон Д.Д., Лимб М.С., Рэнкин Д., Митчелл В.К., Кобаяши Н., Гринхафф П.Л., Смит К., Атертон П.Дж. Прием низких доз незаменимых аминокислот, богатых лейцином, стимулирует мышечный анаболизм аналогично болюсному сывороточному белку у пожилых женщин в состоянии покоя и после тренировки. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2015; 308 (12): E1056–65. Артикул Google ученый 25. Нортон LE, Непрофессионал Д.К., Бунпо П., Энтони Т.Г., Брана Д.В., Гарлик П.Дж. Содержание лейцина в полноценной пище определяет пиковую активацию, но не продолжительность синтеза белка скелетных мышц и цель млекопитающих передачи сигналов рапамицина у крыс. J Nutr. 2009. 139 (6): 1103–9. CAS Статья Google ученый 26. Деврис М.К., МакГлори С., Больстер Д.Р., Камил А., Ран М., Харкнесс Л., Бейкер С.К., Филлипс С.М. Лейцин, а не общий белок, содержание в добавке является основным фактором, определяющим анаболические реакции мышечного белка у здоровых пожилых женщин.J Nutr. 2018; 148 (7): 1088–95. PubMed Google ученый 27. Deutz NE, Safar A, Schutzler S, Memelink R, Ferrando A, Spencer H, van Hevoort A, Wolfe RR. Синтез мышечного белка у онкологических больных можно стимулировать с помощью специальной лечебной пищи. Clin Nutr. 2011. 30 (6): 759–68. CAS Статья Google ученый 28. van Loon LJ. Лейцин как фармаконутриент для здоровья и болезней.Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2012; 15 (1): 71–7. Артикул Google ученый 29. Katsanos CS, Kobayashi H, Sheffield-Moore M, Aarsland A, Wolfe RR. Старение связано с уменьшением накопления мышечных белков после приема небольшого количества незаменимых аминокислот. Am J Clin Nutr. 2005. 82 (5): 1065–73. CAS Статья Google ученый 30. Sa A, Gray SJ, Menden E. Кинетика абсорбции аминокислот и изменение состава плазмы свободных аминокислот после кишечной перфузии смесей аминокислот. Am J Clin Nutr. 1967. 20 (1): 24–33. Артикул Google ученый 31. West DW, Burd NA, Coffey VG, Baker SK, Burke LM, Hawley JA, Moore DR, Stellingwerff T, Phillips SM. Быстрая аминоацидемия усиливает синтез миофибриллярного белка и анаболические внутримышечные сигнальные реакции после упражнений с отягощениями.Am J Clin Nutr. 2011; 94 (3): 795–803. CAS Статья Google ученый 32. Heger J. Соотношения незаменимых и заменимых аминокислот. JPF D’Mello, редактор. Аминокислоты в питании животных, 2-е изд. Pt 1, pp 103–124. CABI Publishing; 2003. 33. Borsheim E, Tipton KD, Wolf SE, Wolfe RR. Восстановление незаменимых аминокислот и мышечного белка после упражнений с отягощениями. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2002. 283 (4): E648–57. CAS Статья Google ученый 34. Hegsted DM. Оценка потребности в азоте. Am J Clin Nutr. 1978. 31 (9): 1669–77. CAS Статья Google ученый 35. Ferrando AA, Williams BD, Stuart CA, Lane HW, Wolfe RR. Оральные аминокислоты с разветвленной цепью уменьшают протеолиз всего тела. J Parenter Enter Nutr. 1995. 19 (1): 47–54. CAS Статья Google ученый 36. Louard RJ, Barrett EJ, Гельфанд RA. Влияние введенных аминокислот с разветвленной цепью на метаболизм аминокислот в мышцах и в организме человека. Clin Sci (Лондон). 1990. 79 (5): 457–66. CAS Статья Google ученый 37. Louard RJ, Barrett EJ, Gelfand RA. Ночная инфузия аминокислот с разветвленной цепью вызывает стойкое подавление протеолиза мышц. Обмен веществ. 1995. 44 (4): 424–9. CAS Статья Google ученый 38. Ким И.Ю., Deutz NEP, Wolfe RR. Обновленная информация о максимальном анаболическом ответе на диетический белок [обзор]. Clin Nutr. 2018; 37 (2): 411–8. CAS Статья Google ученый 39. Вулф Р.Р., Парк С., Ким И.Ю., Моуган П.Дж., Феррандо А.А. Достижения в методологии индикаторов стабильных изотопов, часть 2: новые мысли о «старом» методе измерения синтеза и распада белка всего тела в сытом состоянии. J Investig Med. 2019. https://doi.org/10.1136 / jin-2019-001108 (EPUB перед печатью). Влияние 8 недель приема добавок сывороточного или рисового протеина на композицию тела и работоспособность | Nutrition Journal План эксперимента Наше исследование состояло из рандомизированного двойного слепого протокола, в котором участвовали люди, которым давали 48 граммов риса или 48 граммов изолята сывороточного протеина после тренировки с отягощениями (фаза 1) и после каждой тренировки во время тренировки. 8-недельный периодизированный тренировочный протокол (фаза 2).На этапе 1 исследования изучалось влияние источников белка на восстановление через 48 часов после интенсивной тренировки с отягощениями, ориентированной на гипертрофию. Вторая фаза наступила для оставшегося восьминедельного протокола RT, который состоял из тренировки каждой группы мышц два раза в неделю с использованием нелинейной периодизированной модели RT. Прямое ультразвуковое определение мышечной массы, двойная рентгеновская абсорбциометрия (DXA), определяющая состав тела, максимальная сила и мощность, оценивались вместе в конце 0, 4 и 8 недель. Субъекты В исследовании приняли участие 24 здоровых мужчины (21,3 ± 1,9 года, 76,08 ± 5,6 кг, 177,8 ± 12,3 см). В качестве критериев включения требовалось, чтобы все субъекты прекратили прием пищевых добавок за три месяца до исследования, участвовали в ЛТ не менее 3 раз в неделю в течение последних шести месяцев и имели как минимум 1-летний опыт ЛТ. Субъекты были тщательно подобраны по возрасту, массе тела, силе и опыту тренировок с отягощениями, а затем случайным образом помещены в группу риса (n = 12) или сыворотки (n = 12).Все процедуры были одобрены Экспертным советом Университета Тампы. Протокол фазы 1 тренировки с отягощениями Все испытуемые участвовали в тренировке с отягощениями большого объема, состоящей из 3 подходов: жима ногами, жима лежа и армейского жима, подтягиваний, тяги в наклоне, сгибания рук со штангой и разгибаний. Сразу после тренировки испытуемые потребляли 48 граммов RPI или WPI соответственно. Непосредственно перед тренировкой и через 48 часов после тренировки были проведены измерения болезненности, предполагаемой готовности к тренировке и шкалы предполагаемого восстановления (PRS).Болезненность измерялась по визуальной аналоговой шкале от 0 до 10. При этом ноль означает отсутствие болезненности в мышцах, а 10 означает самую сильную мышечную болезненность из когда-либо испытанных. PRS состоит из значений от 0 до 10, где 0–2 — очень плохо с ожидаемым снижением производительности, 4–6 — от низкого до умеренного с ожидаемой аналогичной производительностью, а 8–10 — с высоким восприятием восстановления с ожидаемым увеличением производительности. Воспринимаемая готовность показывает, насколько испытуемый чувствовал себя готовым к тренировке.По этой шкале 10 — это максимальная готовность человека к тренировкам, а 0 означает, что испытуемый чувствует, что он совсем не готов к тренировкам. Протокол тренировки с отягощениями Наш протокол тренировки с отягощениями представлял собой модифицированную комбинацию Kraemer et al. [22] и Монтейро и др. [3]. Эти исследователи обнаружили, что у спортсменов нелинейная программа тренировок с отягощениями дала лучшие результаты, чем традиционная или непериодизированная программа. Программа была разработана для тренировки всех основных групп мышц с использованием в основном сложных движений для верхней и нижней части тела.Запрограммированный нелинейный тренировочный сплит был разделен на дни гипертрофии, состоящие из 8–12 нагрузок ПМ на 3 подхода, с отдыхом 60–120 секунд и силовые дни, состоящие из 2–5 нагрузок ПМ на 3 подхода для всех упражнений, кроме жима ногами. и жим лежа, получивший 5 подходов. По мере выполнения предписанных повторений веса постепенно увеличивались на 2–5%. Исследователи внимательно наблюдали за всеми тренировками, чтобы гарантировать максимальные усилия и интенсивность на каждой тренировке. Тестирование силы, мощности, состава тела и гипертрофии скелетных мышц Сила оценивалась с помощью теста 1-RM жима ногами и жима лежа. Каждое упражнение считалось успешным в соответствии с правилами Международной федерации пауэрлифтинга [23]. Состав тела (безжировая масса, жировая масса и общая масса) определяли на приборе Lunar Prodigy DXA (версия программного обеспечения, enCORE 2008, Мэдисон, Висконсин, США). Гипертрофию скелетных мышц определяли с помощью изменений в ультразвуковом исследовании, определяя комбинированную толщину двуглавой мышцы плеча, латеральной широкой мышцы бедра (VL) и средней широкой мышцы бедра (VI) (General Electric Medical Systems, Милуоки, Висконсин, США). Мощность оценивалась во время теста максимальной велосипедной эргометрии. Во время теста на велосипеде добровольца проинструктировали ехать на велосипеде с заданным сопротивлением (7,5% веса тела) как можно быстрее в течение 10 секунд [24]. Высота седла регулировалась в соответствии с ростом человека, чтобы обеспечить сгибание колена на 5–10 °, в то время как ступня находилась в нижнем положении центральной полости. Испытуемым был предоставлен стандартный вербальный стимул. Выходная мощность регистрировалась в реальном времени компьютером, подключенным к стандартному велоэргометру Monark (модель Monark 894e, Vansbro, Швеция) во время 10-секундного спринтерского теста.Пиковую мощность (PP) регистрировали с использованием программного обеспечения для анаэробных испытаний Monark (Monark Anaerobic Wingate Software, версия 1.0, Monark, Vansbro, Швеция). После завершения нескольких дней испытаний крыла, коэффициент межклассовой корреляции по пиковой мощности составил 0,96. Добавки и контроль диеты За две недели до и в течение всего исследования испытуемые были переведены на диету, состоящую из 25% белка, 50% углеводов и 25% жира, зарегистрированным диетологом, специализирующимся на спортивном питании.Испытуемые встречались в группе с диетологом, и в начале исследования им давали индивидуальные планы питания. Ежедневное количество калорий определялось по уравнению Харриса-Бенедикта и отслеживалось еженедельными журналами для обеспечения соответствия. Белковая добавка вводилась под наблюдением лаборанта после тренировки с отягощениями, и она состояла из 48 г изолята сывороточного белка (Nutra Bio Whey Protein Isolate (Dutch Chocolate), Мидлсекс, Нью-Джерси) или 48 г изолята рисового белка (Growing Изолят рисового протеина Naturals (шоколадная сила), изготовленный из рисового протеина Oryzatein ® , Axiom Foods, Oro Valley, AZ), растворенного в 500 мл воды.Аминокислотный профиль исследуемого материала был проанализирован независимой аналитической лабораторией (Eurofins Analytical Laboratories, Metairie, LA) и показан в таблице 2. И добавка сывороточного белка, и добавка рисового белка были изоназотными, изокалорийными и соотношениями макроэлементов совпадающими. Таблица 2 Аминокислотный профиль исследуемых материалов Все добавки были протестированы HFL Sports Science перед использованием, чтобы гарантировать отсутствие загрязнения стероидами или стимуляторами в соответствии с аккредитованными тестами ISO 17025. Статистика Модель ANOVA использовалась для измерения группового, временного и группового по времени взаимодействий как для фазы 1, так и для фазы 2. Если наблюдались какие-либо основные эффекты, применялась апостериорная методика Тьюки, чтобы определить, где произошли различия. Вся статистика была проведена с использованием программного обеспечения Statistica (Statsoft, 2011). Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт. Настройка вашего браузера для приема файлов cookie Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины: В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie. Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie. Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер. Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере. Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором. Почему этому сайту требуются файлы cookie? Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня. Что сохраняется в файле cookie? Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется. Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать. Количественный анализ дрожжевых белков Р тельца показывает принципы состава и специфичности [Примечание редакции: далее следует план авторов по внесению исправлений.] Основные опасения рецензентов можно резюмировать следующим образом: 1. Новизна работы не подчеркнута. Ясно, что он более всеобъемлющий, чем предыдущие работы этих авторов, но требует более перспективного и дополнительного тестирования. Что касается новизны, мы считаем, что наша работа добавляет важные новые знания о Р-телах и биомолекулярных конденсатах в целом. Во-первых, наша работа — это единственный отчет об абсолютных или относительных концентрациях основных белков в любом конденсате.Такие концентрации являются важными знаниями при рассмотрении природы и биохимических функций тел фосфора (и, в более широком смысле, других конденсатов). Например, модели конденсатов как отсеков хранения подвергаются сомнению нашими данными на рисунке 3, показывающими, что только небольшая часть большинства белков присутствует в P-тельцах. Кроме того, модели конденсатов как участков высокой биохимической активности должны учитывать тот факт, что большинство неосновных компонентов сконцентрированы только <10 раз относительно окружающей цитоплазмы и что большинство молекул все еще находится в цитоплазме.Таким образом, конденсатные функции с большей вероятностью возникают из основных компонентов или из совокупности неосновных компонентов (например, в каскаде реакций). Это важные концепции для данной области. Во-вторых, наши данные показывают, что только небольшая часть многих белков в P-телескопах имеет высокую концентрацию в структуре. Эта информация является ключевой для понимания строения конденсатов. Это говорит против большинства преобладающих моделей состава конденсата, которые рассматривают отсеки как трудноразрешимо сложные, с сотнями компонентов, все из которых неявно имеют одинаковый вес с точки зрения функциональной значимости.Наши данные показывают, что компартменты намного проще и предоставляют первые пути к надежному биомиметическому восстановлению. Наконец, хотя нам предстоит еще поработать, чтобы понять корреляции на рисунке 7, как эмпирический предиктор степени, в которой полноразмерные белки могут быть сконцентрированы в конденсате, они весьма ценны для данной области. 2. Авторам необходимо рассмотреть другие модели для сборки, кроме клиент / скаффолд. Расхождения между данными и их моделью не устранены.Есть несколько подробных экспериментов, которые могли бы сделать больше, чтобы прояснить туманные выводы (см. Ниже). Например, вместо мечения одним флуорофором они могут лучше оценить состав и вариацию с помощью попарного анализа двух флуорофоров. 3. Могут ли они предоставить какие-либо дополнительные данные или идеи, чтобы пролить свет на несоответствие, которое они указывают между их моделью и результатами для DCP2? Обеспокоенность по поводу модели каркаса / клиента, по-видимому, частично возникает из-за неправильного представления рецензентов о самой модели и о нашем намерении представить корреляции валентностей на рисунке 7.Оглядываясь назад, мы понимаем, как возникли эти неправильные представления, и полагаем, что обширный пересмотр текста в сочетании с дополнительными данными должен привести к гораздо более четкому представлению и более точной модели. Короче говоря, мы не намеревались изобразить модель, в которой валентность взаимодействий является единственным параметром, важным для определения состава конденсата, и где РНК не важна. Скорее, как предполагают составители обзора, мы полагаем, что A) РНК является ключевым каркасом для P-телец, B) важно сродство связывания белков друг с другом и с РНК и C) важна валентность взаимодействий.Мы также ошибочно отождествили «основные» белки с «каркасными» белками, а «неосновные» — с «клиентом» в предложении в начале обсуждения, цитируемом вторым рецензентом, вместо того, чтобы описать их как коррелированные, но не идентичные, что было наше намерение до конца обсуждения. Это вызвало ряд проблем, которые можно решить в пересмотренном введении и обсуждении. Соответственно, мы не предполагали, что данные на Рисунке 7 представляют тест или валидацию основанной на валентности модели каркаса / клиента или результата, вытекающего из предыдущих данных в рукописи.Скорее, мы задумали это просто как эмпирическую корреляцию, которая потенциально может быть полезна при прогнозировании других конденсатов, где количественные данные изображений получить нелегко. Очевидно, это не было правильно, и в нашей презентации модель была основана исключительно на валентности, что не входило в наши намерения. Это можно исправить в доработке. Тем не менее, мы согласны с авторами обзора в том, что для нас важно понять, почему мутанты Dcp2 не попадают в ту же корреляцию, что и различные полноразмерные белки, и разработали дополнительный набор мутантов, чтобы лучше это понять. Второй рецензент также обращает внимание на то, что стехиометрия ~ 1: 1 многих основных белков предполагает, что они могут формировать стереотипную сборку, которая связывает РНК, а затем рекрутирует другие белки, что приводит к несколько иной модели состава. У нас есть несколько мыслей по этому поводу. Во-первых, мы согласны с тем, что относительная стехиометрия поразительна. Фактически, в более ранней версии рукописи это обсуждалось довольно подробно, как и в комментариях рецензента.Тем не менее, мы в конечном итоге удалили это обсуждение, потому что A) относительная стехиометрия отличается у штаммов дикого типа, лишенных глюкозы, и B) широкий диапазон концентраций P-тел каждого компонента и отсутствие многокомпонентных корреляций в отдельных дрожжевых клетках сделали это сложно претендовать на конкретную сборку. Тем не менее, мы согласны с авторами обзора в том, что наше понимание состава тела P было бы значительно улучшено путем сбора данных с двумя цветами, где мы могли бы количественно определить абсолютные концентрации 2 белков одновременно в отдельных клетках.Хотя непрактично собирать такие данные обо всех возможных парах белков P-тела, мы создадим штаммы для изучения ключевых корреляций внутри основной группы и между стержневыми и неосновными белками. Эти данные позволят нам различать разные модели состава тела Р. [Примечание редакции: авторы отправили на повторное рассмотрение после принятия решения после экспертной оценки. Ниже следует письмо о решении после первого раунда рассмотрения.] Рецензенты считают, что они не могут поддержать повторное представление этой работы.Причины этого лучше всего резюмирует один из рецензентов, который заявляет: «Я не сторонник повторного представления. Если я чего-то не понял неправильно, авторы не планируют решать проблемы, связанные со значимостью и достоверностью своей модели. Авторы заявляют, что: «Как предполагают составители обзора, мы считаем, что A) РНК является ключевым каркасом для P-телец, B) важно сродство связывания белков друг с другом и с РНК и C) важна валентность взаимодействий» . Но не предлагайте никаких экспериментов / данных, подтверждающих эти точки. Мы приносим свои извинения за то, что в нашем первоначальном ответе не было достаточно четко заявлено, что мы намеревались серьезно пересмотреть нашу модель, лучше проиллюстрировать ее значение и проверить ее дальше. Все это мы сделали в ревизии. Вкратце, здесь мы больше не представляем работу как тестирование модели строительных лесов / клиента для сборки конденсата. Скорее, теперь мы предлагаем гораздо более детальный взгляд на сборку P-телец, подчеркивая роль высокой связности (связанной с валентностью, но отличной от нее) между белками и РНК в производстве конденсата, но также обсуждая важность аффинности связывания и активности процессы.Мы также обсуждаем несколько других моделей и объясняем, как они несовместимы с данными наших и других лабораторий как в этой статье, так и в литературе. Как было предложено рецензентами и обсуждено с редактором в апреле, теперь мы получили двухцветные данные (изучение корреляции между двумя компонентами Р-тельцов) и данные, исследующие роль высокоаффинных связывающих элементов в управлении рекрутированием Р-тельцов, которые оба оказались полезными при сравнении разных моделей. Наконец, теперь мы гораздо более подробно описываем новизну наших открытий, которые включают, среди 5 пунктов, подробно описанных в сопроводительном документе: A) открытие, что, несмотря на большое количество молекул, присутствующих в P-телах, только небольшое количество (7) сильно сконцентрированы там с большими коэффициентами разделения и B) открытие, что межмолекулярная связь играет ключевую роль в управлении концентрациями молекул в P-телах. Они также заявляют, что: «Мы не намеревались, чтобы данные на Рисунке 7 представляли тест или валидацию основанной на валентности модели каркаса / клиента или результата, вытекающего из предыдущих данных в рукописи. Скорее, мы это намеревались просто как эмпирическая корреляция, которая потенциально может быть полезна при прогнозировании других конденсатов, когда количественные данные визуализации получить нелегко ». Кажется, это не соответствует названию статьи, обещающей «композиционные принципы».Их предложение изобразить два компонента одновременно, ничего не добавит, кроме подтверждения того, что они уже показали? Мы удалили количественные корреляции между валентностью и физическими характеристиками P-тел (исходный рисунок 7), что было проблематично по ряду причин. Наши двухцветные эксперименты предоставили важные проверки потенциальных моделей образования конденсата. Кроме того, как указано выше, мы значительно пересмотрели нашу модель. Мы полагаем, что в рукописи изложены несколько принципов, касающихся состава P-тел.Они описаны в пересмотренном разделе «Обсуждение» статьи, который полностью переписан. К ним относятся: A) концепция (подтвержденная доказательствами) о том, что биологические конденсаты, которые кажутся довольно сложными при качественном анализе их компонентов, на самом деле могут иметь гораздо более простую первичную сложность и организацию при количественном рассмотрении; Б) идея о том, что различия между высококонцентрированными и слабоконцентрированными белками Р-телец, вероятно, тесно связаны с их паттернами межмолекулярной связи внутри Р-телец; C) идея о том, что взаимодействия, которые производят конденсаты, распределяются по их высоко валентным компонентам, они действуют с разной степенью кооперативности, способствуя формированию более крупной сборки; и D) предсказание того, что термодинамика образования конденсата и состав результирующей структуры должны быть связаны, на основе моделей связности в сети взаимодействия; я.е. Удаление сильно связанной молекулы должно влиять как на концентрации других факторов, необходимых для образования конденсата, так и на относительные концентрации компонентов в конденсате. Наконец, утверждение о том, что «наши данные показывают, что лишь небольшая часть многих белков в Р-тельцах сильно сконцентрирована в структуре. Эта информация является ключевой для концептуализации строения конденсатов. Это говорит против большинства преобладающих моделей состава конденсата, которые Отобразить отсеки как непреодолимо сложные, с сотнями компонентов, все неявно взвешенные в равной степени с точки зрения функциональной значимости.Наши данные предполагают, что компартменты намного проще и предоставляют первые пути к надежному биомиметическому восстановлению «. Биомиметическое восстановление гранул РНК уже началось, и уже было показано, что нескольких компонентов может быть достаточно для имитации структуры конденсата (Feric et al., 2016, Putnam et al., 2019). Утверждение также, кажется, подразумевает, что знание концентрации каждого фактора поможет идентифицировать такие ключевые компоненты, концепция, которая остается непроверенной ». Хотя работа, процитированная Feric и Putnam, элегантна, обе используют только два компонента в ядрышках и гранулах P соответственно.Таким образом, степень, в которой они захватывают свойства клеточных структур, неизвестна. Более того, насколько нам известно, не было установлено, что компоненты, используемые в этих реконструкциях, в количественном отношении являются доминирующими компонентами клеточных структур, или что другие компоненты одинаково сконцентрированы. Таким образом, опять же, степень, в которой эти воссозданные структуры воспроизводят биологические структуры, является неопределенной. На наш взгляд, важным достижением в биохимическом восстановлении конденсатов, которые очень похожи на клеточные конденсаты, является знание доминирующего (т.е. наиболее концентрированные) компоненты и их динамические свойства in vivo. Обладая этой информацией, можно комбинировать соответствующие молекулы in vitro при их общих клеточных концентрациях и узнать, образуют ли они конденсаты соответствующих концентраций компонентов (как относительных, так и абсолютных) и динамики. Если они соответствуют этим критериям для нескольких компонентов, то можно быть уверенным в том, что биохимия действительно является биомиметической. Без этой предварительной информации можно сделать обоснованное предположение о том, какие белки следует комбинировать биохимически и насколько хорошо воссозданная структура имитирует клеточную структуру. Резюме рецензента: В этой рукописи сообщается о количественном анализе состава тела фосфора в дрожжах. Авторы характеризуют концентрацию, обогащение относительно цитоплазматического пула и динамику 31 зарегистрированного белка P-тельца, меченного GFP. Они идентифицируют 19 белков, которые были достаточно сконцентрированы в P-тельцах в тестируемых условиях, и делят их на два класса: «основная группа», состоящая из 7 белков с высоким обогащением и низкой динамикой, а остальные 12 белков с низким обогащением и высокой динамикой.Авторы утверждают, что эти наблюдения поддерживают модель каркаса / клиента для сборки конденсата, где количество партнеров по взаимодействию для данного белка (валентность) может быть использовано для прогнозирования его обогащения конденсатами / P тел. Мы тщательно пересмотрели текст и больше не представляем работу как тестирование модели строительных лесов / клиента для сборки конденсата. Фактически, на основе наших данных мы теперь представляем новый, более детальный взгляд на номенклатуру строительных лесов / клиентов, который лучше отражает поведение природных конденсатов и будет более полезным для полевых работ.Мы также удалили анализы, описывающие количественные отношения между обогащением тел P и валентностью взаимодействий. Однако мы утверждаем, что существует значимая качественная взаимосвязь между связностью в сети взаимодействия P-тела и молекулярным поведением, с множеством оговорок, которые теперь подробно описаны в разделе «Обсуждение». Подробнее о каждом из этих вопросов мы расскажем ниже. Основные опасения рецензентов можно резюмировать следующим образом: 1) Новизна работы не подчеркнута.Ясно, что он более всеобъемлющий, чем предыдущие работы этих авторов, но требует более перспективного и дополнительного тестирования. Мы тщательно пересмотрели обсуждение, чтобы выделить новые принципы, которые, по нашему мнению, вытекают из наших данных. Во-первых, наша работа — это первый всесторонний количественный анализ состава и динамики любого природного биомолекулярного конденсата. Во-вторых, это количественное определение показало, что, несмотря на большое количество молекул, присутствующих в P-телах, только небольшое их количество (7) сильно сконцентрировано там с большими коэффициентами разделения.Это значительно упрощает процесс формирования, регуляции и функции P-телец. В-третьих, количественный анализ показал, что только небольшая часть большинства белков присутствует в P-тельцах, что имеет важное значение для функций конденсатов. В-четвертых, большинство (6 из 7) высококонцентрированных белков / комплексов сильно связаны в сети взаимодействия P-тельцов, и ни один из слабо концентрированных белков сильно связан. Эти корреляции предполагают, что связность играет важную роль в управлении составом структур.Однако важно отметить, что другие факторы, включая сродство связывания и активные процессы, также вносят вклад в молекулярное поведение, и теперь мы объясним такие сложности в нашем обсуждении. Наконец, основываясь на наших данных и других данных в литературе, мы пересмотрели понятие каркасов и клиентов в биомолекулярных конденсатах. Мы утверждаем, что эти термины следует использовать не для классификации молекул на бинарные группы, как мы делали раньше, а скорее как качественные дескрипторы степени, в которой молекула способствует образованию и составу конденсата.Таким образом, молекула должна быть описана как более подобная каркасу или более подобная клиенту, в зависимости от того, имеет ли она больший или меньший эффект, соответственно. Такое использование терминов лучше отражает экспериментальные данные, но при этом сохраняет идею о том, что одни молекулы вносят больший вклад, чем другие, в образование и состав конденсата. 2) Авторам необходимо рассмотреть другие модели для сборки, кроме клиент / скаффолд. Расхождения между данными и их моделью не устранены.Есть несколько подробных экспериментов, которые могли бы сделать больше, чтобы прояснить туманные выводы (см. Ниже). Например, вместо мечения одним флуорофором они могут лучше оценить состав и вариацию с помощью попарного анализа двух флуорофоров. Теперь мы предлагаем гораздо более детальный взгляд на сборку Р телец, подчеркивая роль сильно связанных молекул (как белков, так и РНК) в производстве конденсата, но также обсуждая важность сродства связывания и других параметров.По просьбе обозревателей мы также выполнили двухцветную визуализацию, чтобы изучить корреляцию между обогащением между различными молекулярными парами (новый рисунок 3). Эти данные выявили значительную корреляцию (коэффициент Пирсона 0,6-0,7) между обогащением Dcp2 и Edc3, Pat1 и Xrn1. Корреляция Dcp2-Xrn1 особенно интересна, поскольку неизвестно, как эти два белка связываются друг с другом напрямую, что указывает на корреляции, опосредованные косвенной связностью в конденсате (вероятно, через РНК или другие компоненты ядра P-тела).Однако корреляции не столь сильны, чтобы предполагать, что стехиометрически определенный комплекс лежит в основе образования Р-телец (модель, предложенная одним из рецензентов). Более того, как мы приводим ниже, существующие данные говорят против модели, в которой РНК является единственной подобной каркасу молекулой в P-тельцах (вторая модель, предложенная в обзоре), так как ряд белков, как было показано генетически, играют важную роль в образование конденсата. Эти вопросы — кооперативность в рекрутинге, возможность стехиометрического комплекса, роли взаимодействий РНК-РНК и РНК-белок и другие факторы — теперь довольно подробно рассматриваются в разделе «Обсуждение» рукописи.Мы надеемся, что этот более подробный взгляд на образование конденсата понравится рецензентам. 3) Могут ли они предоставить какие-либо дополнительные данные или идеи, чтобы пролить свет на несоответствие, которое они указывают между их моделью и результатами для DCP2? Мы решили эту проблему двумя способами. Во-первых, мы создали дополнительные мутанты Dcp2, чтобы лучше понять, как его связывание с Edc3 контролирует его обогащение P-тельцами (новый рисунок 6). Это приводит к важному выводу, что когда сродство между двумя конденсатными белками низкое, увеличение сродства может увеличить обогащение, но когда сродство уже высокое, его дальнейшее увеличение не увеличивает обогащение.Таким образом, настройка обогащения, вероятно, происходит за счет изменений в режиме низкого / умеренного сродства. Кроме того, как описано выше, новое обсуждение дает более детальное представление о найме, поскольку происходит из комбинации возможности подключения, аффинности и активных процессов. Вместе они объясняют поведение наших мутантов Dcp2. По сути, не все регионы Dcp2 в равной степени способствуют обогащению; удаление элемента связывания с высоким сродством (либо к РНК, либо к Edc3) имеет гораздо более выраженный эффект на обогащение, чем удаление элемента с низким сродством. Рецензент № 1: […] Для дальнейшего улучшения новинки предлагаем дополнительные вопросы, на которые можно было бы ответить: 1) Основным достижением этого исследования является точное измерение концентрации GFP-слитых белков, которое выполняется путем сравнения интенсивности клеточного GFP со стандартными кривыми. Все выводы зависят от этих стандартов и вычитания фона. Несмотря на то, что лаборатория Розена ранее опубликовала статью, в которой использовался аналогичный подход (Banani et al., 2016), подробности этих калибровок и вычитания фона следует указывать в дополнительных материалах. Мы добавили подробное описание получения изображения (показано на рисунке 1 — рисунок в приложении 2) и процедур анализа в раздел «Материалы и методы». 2) Чтобы оценить концентрацию белка в Р-теле, авторы сделали фундаментальное предположение: все Р-тельца имеют одинаковый и постоянный состав. Однако на рисунке 1 авторы показали, что основные компоненты Р-телец, которые также являются наиболее распространенными белками, имеют сильную (4-5-кратную) изменчивость по концентрации и коэффициенту распределения.Неясно, как эта изменчивость влияет на относительные количественные характеристики, представленные в этой рукописи (рис. 3). Контрольный эксперимент, который мог бы ответить на этот вопрос, заключался бы в том, чтобы пометить несколько компонентов Р-телец спектрально различными флуоресцентными белками (2 или 3 одновременно) и убедиться, что ожидаемые относительные соотношения повторяются. Отметим, что при измерении абсолютных концентраций различных видов мы не делали никаких предположений о том, имеют ли P-тела постоянный или переменный состав.Предполагая, что GFP-тегирование не изменяет концентрации данного белка (что подтверждают наши данные на рисунке 1 — рисунок в приложении 3), наши данные охватывают диапазон значений концентрации, взятых для каждого компонента в популяции клеток. Эти данные показывают, что составы имеют существенную изменчивость, как отмечает рецензент. При интерпретации данных становится важным вопрос относительной изменчивости. Здесь мы благодарим рецензента за предложение многоцветных экспериментов. На новом рисунке 3 мы использовали двухцветную визуализацию для одновременной количественной оценки концентраций трех пар белков в отдельных клетках: Dcp2 / Edc3, Dcp2 / Pat1 и Dcp2 / Xrn1.Мы обнаружили, что во всех случаях концентрации тел P в парах значительно коррелируют (R Пирсона 0,6–0,7). Таким образом, концентрации этих компонентов колеблются вместе (хотя и с некоторой остающейся вариабельностью, поскольку значения R не равны 1). Учитывая высокую взаимосвязь взаимодействий между белками Р-тельцов, мы полагаем, что многие компоненты, вероятно, демонстрируют сходные корреляции, но более обширный анализ этого момента выходит за рамки этого и без того длительного исследования. Может ли быть несколько типов P-телец с разными композиционными профилями в клеточной популяции — это сложный вопрос.Мы не видим убедительных доказательств мультимодального распределения в профилях концентрации, что говорит против такой возможности. Но опять же, для всестороннего рассмотрения этой возможности потребуется гораздо больше данных, чтобы оценить, может ли распределение концентраций лучше соответствовать одной или нескольким популяциям. 3) В том же направлении неясно, экспрессировались ли белки, меченные GFP, которые использовались для количественной оценки компонентов Р-телец в фоне dcp1∆, из эндогенного локуса (Таблица 1: YRP1936, yRP2254, yRP2237, yRP2246, yRP2230, yRP1840, yRP1736, yRP2269, yRP1844, yRP1916, yRP1842).Авторы должны указать это, так как это будет иметь значительные последствия для количественной оценки, если будет смешанная популяция меченых и немаркированных белков. Все меченные GFP и mCherry белки, использованные для создания фиг. 1-4, экспрессировались из своего эндогенного локуса. Об этом говорится в основном тексте и в Материалах и методах. 4) На рисунке 2 авторы обнаружили отрицательную корреляцию между скоростью восстановления фракции и концентрацией P-тел.Однако молекулярный механизм этой корреляции не обсуждается. Авторам следует расширить обсуждение и связать его с валентностью взаимодействия. Как было предложено рецензентом, в Обсуждении мы теперь связываем связность в сети (количество различных молекулярных типов, с которыми взаимодействует данный белок, что связано с валентностью взаимодействия, количество различных молекул, с которыми взаимодействует данная молекула) с Поведение FRAP. Мы заявляем: «За исключением Xrn1 (см. Ниже), все основные белки обладают высокой валентностью взаимодействия (количество взаимодействующих молекул) и высокой связностью с другими белками Р-тельцов и РНК (≥ 4 непосредственно взаимодействующих молекул).[…] Эти особенности обычно должны обеспечивать более низкую концентрацию тел P и более быстрый и полный обмен ». 5) На рисунках 4 и 5 авторы измерили коэффициенты распределения нескольких мутантов Dcp2. Было бы важно продемонстрировать, что эти мутации существенно не влияют на стабильность и экспрессию белка, с помощью вестерн-блоттинга этих мутантов. На фиг. 5 — рисунки с дополнениями 1B и 1C и на рисунке 7 — рисунки с приложениями 1A и 1B, мы теперь показываем вестерн-блоттинг почти всех мутантов Dcp2, исследованных под микроскопом.Эти данные показывают, что белки, сравниваемые на одном и том же рисунке, экспрессируются примерно на одном уровне. Мутанты, не исследованные с помощью вестерн-блоттинга, были исследованы с помощью флуоресцентной визуализации для сравнения общего уровня экспрессии в проанализированных клетках (фигура 6 — рисунок в приложении 1). Мутанты Dcp2, сравниваемые на рисунке 6, действительно экспрессируются на несколько разных уровнях, например, Dcp2C∆5H, который слабо делится на P-тельца, экспрессируется на ~ 30% выше, чем Dcp2C∆5H-h2, который делит намного сильнее (рисунок 6 и рисунок 6). — приложение к рисунку 1).Однако направление этой разницы на самом деле усиливает наш вывод о том, что нижнее разделение Dcp2C∆5H происходит не из-за снижения экспрессии. 6) На рис. 5 авторы предполагают, что декапирующая активность Dcp2 влияет на коэффициент разделения и скорость восстановления. Однако, как авторы упоминают в тексте, неясно, связано ли это с увеличением цитоплазматической мРНК или прямым результатом каталитической активности Dcp2. Эта проблема может быть решена путем экспрессии вариантов Dcp2 в клетках дикого типа и индукции Р-телец с голоданием. Благодарим рецензента за это предложение. Мы выполнили этот эксперимент, и результаты суммированы на новом рисунке 7. Вкратце, в условиях голодания динамика и распределение количества Р-телец одинаковы для двух мутантов, что позволяет предположить, что эти параметры в основном отвечают на мРНК. уровни при нарушении катализа. Однако общая доля материала в P-тельцах у каталитического мутанта во время голодания все же выше. Таким образом, этот параметр P-телец, по-видимому, является ответом на потерю каталитической активности.Из этих данных мы заключаем, что как увеличение уровней мРНК, так и потеря каталитической активности объясняют поведение мутанта WD. 7) На рис. 7 авторы обнаружили корреляцию между разделением Р-телец и валентностью взаимодействия белков. Это открытие было бы более убедительным, если бы авторы смогли продемонстрировать, что когда валентность взаимодействия белка увеличивается, этот белок становится более концентрированным в Р-телец. Например, это можно сделать путем слияния клиентского белка с доменом каркасного белка, такого как Dcp2C ∆5H.Слитый белок должен обладать большей валентностью взаимодействия, и можно ожидать, что слитый белок будет больше концентрироваться в Р-тельцах. Этот эксперимент также усилит вывод, сделанный на рисунке 6. Мы удалили рисунок 7 из статьи и больше не обсуждаем количественные отношения между валентностью и разделением. Проблема с вызовом одной только валентности заключается в том, что она игнорирует сродство (проблема, о которой мы упоминали в предыдущем тексте, но не особо подчеркивали), а сродство играет важную роль в разделении Dcp2.В исправленной рукописи мы рассмотрели это двумя способами. Во-первых, мы прямо заявляем, что данные здесь и в литературе показывают, что связывание РНК N-концевым доменом и связывание Edc3 с помощью HLM1 происходит с высокой аффинностью и сильно способствует разделению Dcp2, в то время как C-концевые элементы HLM имеют меньшее сродство и вносят меньший вклад (рис. 5). Во-вторых, мы провели эксперименты, аналогичные предложенным рецензентом. Мы добавили высокоаффинный Edc3-связывающий мотив, HLM1, как к Dcp2 ∆5H, который разделяет слабо, так и к Dcp2 дикого типа, который сильно разделяет.Мы обнаружили, что добавление HLM1 только увеличивает разделение первого белка (рис. 6D). Из этих данных мы заключаем, что когда сродство к Edc3 низкое (Dcp2 ∆5H), добавление дополнительного сайта связывания с высоким сродством может увеличивать разделение Dcp2. Но когда аффинность уже высока (дикий тип Dcp2), дальнейшее ее увеличение не имеет никакого эффекта. Этот результат, вероятно, является общим при рассмотрении рекрутирования белков в конденсаты. Рецензент № 2: […] Эта модель была получена группой Розена в предыдущем исследовании, в котором изучались свойства разделения фаз in vitro искусственного набора белков с различным количеством низкоаффинных связывающих мотивов (валентность).Модель предсказывает, что «каркасы» (белки, необходимые для сборки конденсата) демонстрируют высокое обогащение и высокую валентность, тогда как «клиенты» демонстрируют низкое обогащение и низкую валентность. В соответствии с моделью авторы отмечают грубую корреляцию между валентностью и обогащением среди исследованных белков тела 19 P (но см. Ниже). Чтобы проверить модель напрямую, они удалили связывающие мотивы в одном предсказанном «высокомалентном» белке Р-телец (Dcp2). Удивительно, но они не обнаружили сильной корреляции между валентностью и обогащением (многие мутанты Dcp2 не лежат в корреляциях на рисунке 7.Нам непонятно, как разрешить это несоответствие). Они также обнаружили, что некоторые известные клиенты (белки, не важные для сборки P-телец) демонстрируют сильное обогащение, вопреки модели. Несмотря на эти несоответствия, авторы продолжают утверждать, что их результаты подтверждают модель каркаса / клиента. Мы тщательно пересмотрели текст и наш анализ наших данных, чтобы отреагировать на эту критику. Наиболее важно то, что мы удалили рисунок 7 и устранили все обсуждения, связанные с количественной корреляцией между валентностью и концентрацией P-тел.Как утверждает рецензент, одна только валентность не может объяснить наши данные о мутантах Dcp2. Теперь мы представляем гораздо более детальное представление о том, как, по-видимому, определяются концентрация и динамические свойства компонентов P-тела. Мы считаем, что связность взаимодействий (количество типов молекул, с которыми контактирует конкретная молекула) играет важную роль, поскольку большинство (6 из 7) высококонцентрированных белков также сильно связаны (≥4 партнеров по взаимодействию), и все слабоконцентрированные белки имеют низкую связность (≤2 партнеров по взаимодействию).Кроме того, было показано, что большинство (те же 6 из 7) сильно связанных молекул вносят вклад в сборку тел P, и ни одна из молекул с низкой связностью не делает этого. Тем не менее, связность — не единственный фактор, и сродство связывания и активные процессы также могут быть очень важны. В этом свете мы теперь обсуждаем, как взаимодействия N-концевого домена Dcp2 с РНК и элемента HLM1 с Edc3 имеют более высокое сродство, чем другие взаимодействия Dcp2, и, таким образом, играют более важную роль в определении концентрации белка в P-тельцах. (объясняя данные об удалении).Точно так же Xrn1 связывает РНК с высоким сродством. Таким образом, хотя его связность невысока, он сильно сконцентрирован в P-телах и демонстрирует умеренную динамику. Что касается активных процессов, гидролиз АТФ с помощью Dcp2 также вносит вклад в динамику белка. Таким образом, связь важна, но не вся история в определении поведения молекул конденсата. Эти вопросы обсуждаются в новом Обсуждении. Благодаря этим соображениям мы пришли к другому взгляду на то, как следует использовать понятия эшафота и клиента.Вместо того, чтобы классифицировать молекулы как каркас или клиент, мы теперь считаем, что эти термины следует использовать как дескрипторы. Молекула более подобна каркасу, если она играет большую роль в сборке Р-телец, и более подобна клиенту, если играет меньшую роль. Таким образом, мы можем объяснить тот факт, что разные молекулы по-разному влияют на делецию. Например. РНК, по-видимому, является наиболее подобным каркасу компонентом P-телец, поскольку ее удаление РНКазой разрушает конденсаты (что согласуется с тем фактом, что все 19 компонентов P-телец, количественно определяемые здесь, связывают РНК), в то время как Edc3 и Pat1 менее подобны каркасу, поскольку их делеционные штаммы сохраняют некоторые Р-тельца, хотя и меньшего размера, чем штаммы дикого типа.Напротив, все 12 изученных нами неосновных белков являются клиентоподобными, поскольку ни один из них не продемонстрировал значительного уменьшения сборки P-телец при удалении. Мы отмечаем, что связность (и, вероятно, центральность сети), по-видимому, играет роль в определении того, является ли молекула более похожей на каркас или более похожей на клиента, поскольку все наиболее связанные молекулы подобны каркасу (и более центральны в теле P. сеть взаимодействия) и молекулы с небольшим количеством подключений все похожи на клиентов (и более периферийны в сети).Эти вопросы обсуждаются в новом Обсуждении в новом разделе под названием «Общие принципы строительных лесов и клиентов в природных конденсатах». Очень удивительно, что авторы не рассматривают другие модели, которые могли бы лучше соответствовать их данным. Одна возможность состоит в том, что РНК функционирует как истинный каркас для Р-телец и что белки рекрутируются в Р-тельца в силу их сродства к РНК или другим белкам, которые связывают РНК. В этом отношении интересно, что компоненты мультибелковых комплексов обнаруживаются в примерно стехиометрических количествах в P-тельцах, что позволяет предположить, что комплексы сохраняются в конденсатах.В этой альтернативной модели высокого сродства к РНК одного белка в комплексе было бы достаточно для обогащения всего комплекса, даже если ни одна из других субъединиц в комплексе не связывается с другими компонентами P-тельца. Насколько мы понимаем этот комментарий, рецензент предполагает, что Р-тельца образуются посредством взаимодействий между мРНК, а затем эти мРНК рекрутируют основные белки Р-тельца за счет связывания РНК с высоким сродством. Однако несколько наблюдений в литературе опровергают эту модель.Например, как мы указываем в рукописи, формирование Р-телец явно требует белок-белковых взаимодействий, поскольку генетически показано, что Dcp2, Edc3, Dhh2, комплекс Lsm1-7 и Pat1 способствуют образованию Р-телец (например, Decker et al. , 2007; Sheth, Parker, 2006; Hondele et al., 2019; Rao, Parker, 2017). Более того, механизмы, с помощью которых белки способствуют образованию P-телец, могут быть напрямую связаны со специфическими белок-белковыми взаимодействиями, такими как димеризация Edc3 (Ling et al., 2008).Кроме того, некоторые белки нуждаются в других компонентах Р-телец для их повторного превращения в Р-тела. Напр., Dcp1 требует, чтобы Dcp2 рекрутировался в P-тела, а комплекс Lsm1-7 требует Pat1 (Teixeira and Parker, 2007). Таким образом, образование Р-телец и привлечение основных компонентов Р-телец к Р-тельцам требует взаимодействия белков. Мы согласны с рецензентом в том, что РНК способствует образованию Р-телец. Явные данные свидетельствуют о том, что для образования Р-телец необходим пул нетранслирующих мРНК (Teixeira et al., 2005). Одна очевидная роль РНК заключается в обеспечении сайтов связывания для взаимодействующих белков, тем самым обеспечивая сборку Р-телец. В этой роли мы согласны с тем, что РНК функционирует подобно каркасу. Способствует ли РНК также образованию Р-телец посредством межмолекулярных взаимодействий РНК-РНК, еще предстоит установить. Тем не менее, модель, в которой РНК является единственным каркасом, который просто связывает белковые компоненты P-телец, маловероятна. Чтобы прояснить этот вопрос в рукописи, мы добавили этот аргумент в новое Обсуждение. Более того, как описано выше, теперь мы представляем гораздо более подробный и детализированный вид сборки P-тела, который не зависит от простой бинарной классификации молекул как каркасов или клиентов. В пересмотренном Обсуждении также рассматривается вторая модель, предложенная здесь рецензентом, согласно которой высококонцентрированные белки образуют стехиометрический комплекс, который затем собирается на РНК с образованием более крупной структуры. Стехиометрический комплекс будет демонстрировать чрезвычайно высокую кооперативность при рекрутировании в P-тела, поскольку все элементы будут входить или выходить вместе.Хотя новый рисунок 3 действительно показывает корреляции между концентрациями Dcp2 в теле P с Edc3, Pat1 и Xrn1, корреляции недостаточно высоки (значения R Пирсона 0,6-0,7), чтобы предполагать стехиометрически определенный набор, даже если белки имеют примерно равные значения. средние концентрации в конденсате. Кроме того, концентрации P-телец Pat1 и комплекса Lsm1-7 снижаются примерно в два раза в штаммах дикого типа в условиях голодания по глюкозе по сравнению со штаммами dcp1Δ , что опять же говорит против дискретной сборки.Эти аргументы представлены в новом абзаце Обсуждения. Авторы также утверждают, что их анализ показывает, что относительно небольшое количество основных белков (7) составляет большую часть содержания белка в P-тельцах. Однако, поскольку другие компоненты P-тела, возможно, еще не обнаружены, это утверждение может быть только приближенным в настоящее время. Более того, даже если это правда, значение этой гипотезы неясно — белки, присутствующие в низких концентрациях в P-тельцах, могут по-прежнему играть важную роль. Мы удалили это утверждение из текста. В заключение, хотя в этом обзоре документируются концентрации и динамика значительного количества белков P-тела, оно, по-видимому, не дает существенного понимания «правил», которые регулируют состав P-тела. Модель, предложенная авторами, не согласуется с данными, и другие более правдоподобные модели не рассматриваются. Как описано в нашем ответе на первый сводный комментарий в верхней части этого обзора, мы чувствуем, что наша работа выявила ряд новых и важных принципов, касающихся формирования и состава P-тел.В новом тексте представлено гораздо более подробное описание сборки P-тела, которое теперь согласуется со всеми нашими данными, и рассматривает множество различных механистических проблем и возможностей. Рецензент № 3: […] — Ограничения новизны. Уже было известно, что эти 9 белков являются основными белками P-тельца, которые также играют некоторую роль в функции P-тельца. Эти более ранние исследования также уже показали, что некоторые из этих белков содержат несколько доменов взаимодействия, через которые взаимодействуют компоненты P-тельца. Как описано в ответе на Сводный пункт 1 в верхней части этого письма, мы считаем, что наша работа является новой во многих отношениях, включая то, что она является первым всеобъемлющим количественным анализом любого биомолекулярного конденсата. С помощью этого количественного анализа мы выявили два различных класса молекул на основе концентрации в структурах, чего нельзя было вывести из предыдущей работы, а также важную идею о том, что почти для всех компонентов только небольшая часть молекул присутствует в P тела.Анализ этих данных в свете известных молекулярных взаимодействий также выявил корреляции между физическим поведением компонентов Р-тельцов и их молекулярной связностью, аффинностью связывания и активностью гидролиза АТФ. Опять же, это не могло быть выведено из предыдущих данных, поскольку они по своей сути зависят от нашего количественного анализа. Если рецензент сможет указать нам на соответствующую литературу, в которой документируется, что основные белки Р-телец, которые мы идентифицируем как высокообогащенные, имеют более высокие коэффициенты разделения, чем другие идентифицированные компоненты Р-телец, мы были бы счастливы соответствующим образом отредактировать нашу рукопись. — Пределы количественного анализа. Конфокальный анализ имеет четкие пределы пространственного разрешения, а количественные измерения основаны на интенсивности флуоресценции, а не на измерениях отдельных молекул. Поскольку все компоненты помечены одним и тем же флуорофором (GFP), нельзя использовать парный анализ или анализ более высокого порядка для определения различий между гранулами, занятости белков, корреляции между белками, чтобы, например, проверить, все ли компоненты находятся в грануле одновременно. , и с аналогичной концентрацией. Как подробно описано выше, мы выполнили двухцветную визуализацию нескольких пар белков P-телец и обнаружили существенную кооперативность между их обогащением. Это привело нас к более подробному рассмотрению сборки P body, которая описана в практически полностью переписанном разделе «Обсуждение» рукописи. — Неясная актуальность анализа DCP2. Анализ DCP2, похоже, не сильно улучшает выводы статьи. Вместо того, чтобы показать, что этот белок поливалентен, как это было показано в прошлом путем разделения доменов других белков-каркасов, было бы информативно, если бы авторы предоставили, действительно ли белки-клиенты имеют меньше доменов взаимодействия. Наш анализ Dcp2 вскрыл механизмы, с помощью которых он обогащается внутри P тел. Хотя понятие многовалентности было продемонстрировано и для др. Белков, это рассмотрение предоставляет полезную информацию о Dcp2. Кроме того, в исследованиях Dcp2 мы обнаружили два ранее неизвестных свойства, которые, вероятно, имеют отношение к компонентам других конденсатов. Во-первых, мы обнаружили, что два фрагмента белка, которые только слабо разделяются на P-тельца по отдельности, при слиянии вместе сильно и совместно разделяются.Это происходит, даже если фрагменты связываются с разными компонентами P-тел, и, таким образом, не то же самое, что простая авидность. Когда мы приступили к работе, этот результат был для нас далеко не очевиден. Во-вторых, в новых данных, представленных на новом рисунке 6, мы обнаруживаем, что добавление элемента, связывающего Edc3 с высоким сродством к белку Dcp2, только увеличивает разделение на P тельца, когда Dcp2 имеет низкое сродство к Edc3. Когда сродство уже высокое, добавление дополнительных элементов привязки не имеет никакого эффекта. Таким образом, разделение компонента конденсата может быть насыщенным, вероятно, из-за ограниченных концентраций партнеров по связыванию.Опять же, это не был очевидный результат, когда мы начали эти эксперименты. Что касается белков с поведением, подобным клиентскому (см. Ответ на пункт 1 сводки для нашего нового способа использования этого термина), как подробно описано выше, мы показываем в таблице 3 и на рисунке 2 — добавлении к рисунку 3, что все молекулы, которые слабо сконцентрированы в P Тельца имеют низкую связь с другими белками Р-телец и, как известно, не вносят значительный вклад в сборку Р-телец. Итак, действительно, поведение, подобное клиенту, коррелирует с ограниченным взаимодействием с другими компонентами тела Р.Корреляция не всегда верна в противоположном направлении. То есть существует небольшое количество белков, которые имеют лишь несколько связей с другими компонентами P-телец, но при этом сильно сконцентрированы в конденсате (Xrn1, Dcp1 и Pby1). Эти белки, как известно, обладают высоким сродством к другому высококонцентрированному компоненту P-тельца, который их рекрутирует. Эти вопросы теперь подробно рассматриваются в нашем обновленном Обсуждении. [Примечание редакции: до принятия были предложены дальнейшие исправления, как описано ниже.] Редакций: Рецензенты сочли, что рукопись и работа вносят вклад в эту область, но необходимы некоторые исправления, чтобы учесть оговорки при интерпретации данных. Например, рецензент 2 считает, что термин «кооперативность» не поддерживается должным образом данными и что мРНК не рассматривается как компонент P-телец. Мы изменили наше описание данных на Рисунке 5F, источнике этого утверждения, на «синергетический», в котором говорится, что эффект объединения двух компонентов вместе приводит к большему эффекту, чем сумма компонентов по отдельности.В случае Dcp2 конструкция Dcp2 300Δh2 имеет ПК, равное 2,5, а конструкция Dcp2C Δ5H имеет ПК, равное 3,5, в то время как конструкция Dcp2Δh2 Δ5H, которая объединяет Dcp2 300Δh2 и Dcp2C Δ5H, имеет ПК 31, что> 2,5 *. 3.5. Таким образом, система соответствует определению синергии. Теперь отметим, что этот эффект может быть результатом кооперативного связывания с молекулами в теле P. В рукописи РНК упоминается как важный компонент P-тельца. Мы считаем, что этого достаточно, особенно с учетом того, что статья сосредоточена на описании белков Р-тел, а не РНК. Reviewer 3 считает, что функциональные свойства изучены недостаточно, особенно с учетом специфичности (почему исключены некоторые мРНК и RBP?). Наше исследование не пытается обратиться к функции P-тел. Это сложный вопрос, который потребует гораздо больше и других данных, чем мы реально можем поместить в рукопись. Наша работа действительно затрагивает специфичность рекрутирования белков в значительной степени посредством идеи синергетического рекрутирования Dcp2 в P тельца.То есть, резидентные белки часто содержат несколько слабых элементов рекрутирования, и, как следствие, белки, которые содержат мало таких элементов, рекрутируются плохо или вообще не рекрутируются. Рекрутирование РНК может следовать схожим принципам, и теперь мы прямо упоминаем эту идею. Рецензент № 2: В этой в значительной степени переработанной рукописи авторы сообщают о всесторонней количественной оценке составляющих белков биологического конденсата, обедненных Dcp1 Р-телец дрожжей. Благодаря этому они идентифицировали семь белков «ядра» P-тельцов, которые существенно разделены, имеют высокую концентрацию и медленную подвижность при обогащении P-тельцами (рис. 1 и 2).Концентрация этих семи белков в тельцах P положительно коррелирует, что согласуется с предыдущими данными, показывающими, что эти белки взаимодействуют биохимически (рис. 3). Сообщенные параметры обогащения кажутся похожими, когда обедненные Dcp1 P-тельца сравниваются с P-тельцами дикого типа в условиях глюкозного голодания, однако Dcp1 и его партнер по связыванию Pby1 отсутствуют, а деградация РНК является дефектной в модели P-тельцов, используемой на протяжении всего анализа. Таким образом, хотя на уровне их биофизического анализа P-тела, обедненные Dcp1, кажутся похожими на P-тела в физиологических условиях, функционально эти «P-тела» различны.Это снижает актуальность данного исследования. Автор обзора прав в том, что мы изучали Р-тельца в 2 различных условиях, только одно из которых является диким типом. Отметим, что это не полностью отличается от большинства исследований в этой области. Например, большинство анализов стрессовых гранул индуцируют их с помощью мышьяка, токсина, который редко встречается в естественной биологии. Многие другие исследования связаны с избыточной экспрессией отдельных компонентов, что также является нефизиологической ситуацией.Тем не менее, такой анализ имеет существенное значение для понимания принципов, по которым собирается конденсат, и мы считаем, что наше исследование проводится в том же духе. В то время как Dcp1 — / — P тельца и P тельца дикого типа, лишенные глюкозы, могут иметь разные функции, что поразительно, так это то, что их составы тесно связаны. Кроме того, сохраняются ключевые паттерны состава — небольшое количество высококонцентрированных белков и большее количество слабоконцентрированных белков — что является важной особенностью этих клеточных структур, которая, насколько нам известно, не была исследована в других местах (даже 3 недавно опубликованных Cell в статьях о стрессовых гранулах указаны только коэффициенты распределения, в которых отсутствует информация относительно абсолютных концентраций, указанных здесь). На рис. 4 авторы наблюдают, что концентрации корового белка в Р-теле в значительной степени не зависят от стрессовых условий, однако авторы рассматривали только белковые компоненты, в то время как регулируемым субъектом стрессовых Р-телец являются мРНК, а не белки. Мы заявляем, что наши данные не касаются изменений в содержании мРНК во время голодания: «… они также не говорят о секвестрации / хранении РНК…». Мы также отмечаем, что основной смысл рисунка 4 состоит в том, чтобы показать, что для большинства белков Р тельца существенно не истощают количество молекул из цитоплазмы, не сравнивая Dcp1 — / — и Р тельца дикого типа, лишенные глюкозы.Если обозреватель заинтересован, недавние результаты, полученные на клетках млекопитающих, предполагают, что состав мРНК P-телец, по-видимому, в значительной степени регулируется скоростью их трансляции, возможно, с дополнительным входом от длины поли (A) хвоста (Matheny et al., 2019) . Затем авторы анализируют локализацию P-тел DCP2 в двойных нуль-мутантах Dcp1, Dcp2, которые все еще образуют некоторые P-тела (хотя на рис. S1A показано только присутствие небольших структур, подобных «P-телу», но без количественного сравнения с контрольными P-тельцами, в дикого типа при голодании по глюкозе и истощении Dcp1). Мы не совсем уверены, о чем здесь спрашивает рецензент, поскольку мы количественно оценили PC и динамику для различных повторно экспрессируемых мутантов Dcp2. Теперь мы количественно оценили распределение по размеру точки Edc3 в двойном нулевом мутанте Dcp1, Dcp2, показанном на рисунке S5A (рисунок S1A не имеет отношения к этим экспериментам; мы предполагаем опечатку от автора обзора), и сообщаем, что на рисунке 5 — дополнение к рисунку 1А. В исследованиях делеций авт. Обнаруживают, что различные домены Dcp2 вносят вклад в разделение P тел и обнаруживают некоторую избыточность между доменом h2 и др. Спиральными доменами в CTP.Авторы приходят к выводу, что элементы в Dcp2 действуют «кооперативно». Однако их данные показывают аддитивность или, в лучшем случае, синергию, но не кооперативность. Чтобы использовать термин кооперативность, авторам необходимо продемонстрировать, что начальное событие связывания увеличивает сродство связывания последующих событий связывания. Как указано выше, мы изменили описание данных на рисунке 5F, источника этого утверждения, на «синергетический», в котором говорится, что эффект объединения двух компонентов вместе приводит к большему эффекту, чем сумма компонентов по отдельности.В случае Dcp2 конструкция Dcp2 300Δh2 имеет ПК, равное 2,5, а конструкция Dcp2C Δ5H имеет ПК, равное 3,5, в то время как конструкция Dcp2Δh2 Δ5H, которая объединяет Dcp2 300Δh2 и Dcp2C Δ5H, имеет ПК 31, что> 2,5 *. 3.5. Таким образом, система соответствует определению синергии. Теперь отметим, что этот эффект может быть результатом кооперативного связывания с молекулами в теле P. Авт. Используют структурно-функциональное исследование DCP2, чтобы доказать, что связность, аффинность и каталитическая активность являются тремя основными факторами для рекрутирования DCP2 P телец и размера и количества P телец.Однако необходимо провести более конкретные эксперименты, чтобы укрепить этот аргумент или обобщить открытие для других компонентов P-телец или других типов RNP-телец: 1) проведение исследования делеции домена / сайта связывания на Edc3 или других коровых белках; 2) добавление валентного или высокоаффинного сайта связывания к клиентоподобному белку, чтобы превратить его в каркас (достаточность). 3) Тестирование модели с белками скаффолда стрессовых гранул. Мы согласны с тем, что наши аргументы будут подкреплены дополнительными экспериментами, которые запланированы для дополнительных проектов и публикаций в будущем. В целом, это исследование технически выполнено хорошо, но довольно ограничено по своему содержанию или новизне. Истинное функциональное считывание отсутствует, поскольку экспериментальная установка не связана с функцией P-тельца (например, с уровнем РНК в различных гранулах и активностью по удалению колпачков). Рукопись можно легко сжать до четырех рисунков, каждая из которых представляет собой одну точку для характеристики конкретного типа конденсата: Рисунок 1 и 2: обогащение определенных факторов в P-телах, Рисунки 3 и 4 соотношение концентраций между компонентами и в различных условиях. и рисунки 5 и 6, структурный анализ одного компонента, предполагающий частичную избыточность между спиралями CTD, и рисунок 7 с исследованиями, посвященными связыванию РНК. Мы согласны с тем, что мы не пытались рассматривать функцию тела P в этой работе. Мы считаем, что такой анализ потребует отдельной публикации. Учитывая отсутствие ограничений по цифрам в eLife , мы не сжимали данные в меньшее количество цифр, так как мы опасаемся, что это затруднит чтение и понимание статьи (например, рисунок 4 не предназначен для сравнения различных условий, но скорее, чтобы подчеркнуть, что большинство молекул не присутствует в P-тельцах для большинства видов.Отсюда его название: «Р-тельца не сильно секвестрируют свои резидентные белки». Рецензент № 3: В этой переработанной рукописи Xing et al. проанализировать обогащение и динамические свойства белков тельца ~ 20 P в дрожжах. Описательная часть исследования достаточно обширна (31 белок включен в первоначальный обзор, 19, численность которых была определена количественно) и предполагает существование двух групп: белки, сильно обогащенные P-тельцами, некоторые из которых также необходимы для сборки P-телец — и менее обогащенные белки — меньшее количество которых влияет на сборку P-телец.Исходя из этого, авторы предполагают, что P-тельца «биохимически проще, чем предполагает протеомика». В лучшем случае это предположение, а в худшем — грубое упрощение, поскольку изобилие не обязательно является предиктором функции, особенно для ферментов. Для ясности мы изменили вывод на «композиционно проще, чем предполагает протеомика». Это должно устранить основную озабоченность рецензента. Однако мы отмечаем, что наши данные на рисунке 4 противоречат утверждению рецензента о том, что численность не предсказывает функцию.Этот рисунок показывает, что для почти всех белков, обогащенных P-тельцами, подавляющее большинство молекулярных видов составляют , а не в организме, а скорее присутствуют в цитоплазме. Для всех молекул, кроме шести верхних, менее 20% находится в теле, даже при консервативной поправке на ненаблюдаемые субдифракционные Р-тела (без этой поправки значение падает до 8%). Таким образом, трудно утверждать, что количество P-тельца имеет большое значение для общей активности этого вида в клетке.Есть способы обойти эту проблему, включая, например, огромное увеличение удельной активности (активности на молекулу) внутри P-тельца по сравнению с цитоплазмой или совместную концентрацию нескольких молекул в каскаде. Но это требует дополнительных предположений, и, по нашему мнению, точка зрения первого порядка состоит в том, что изобилие действительно играет важную роль в определении биохимических функций, возникающих из конденсатов, и, поскольку только небольшое количество молекул является высококонцентрированным, компартменты фактически являются , вероятно, будет биохимически проще, чем можно представить из исследования протеомики, которое не определяет концентрации и, таким образом, по существу взвешивает все компоненты одинаково. Во второй части исследования они авторы исследуют домены в DCP2, необходимые для локализации P тела, и идентифицируют множественные домены, которые, по-видимому, функционируют частично избыточно. Они пришли к выводу, что совокупность синергетических взаимодействий управляет сборкой P-телец, к этому выводу пришли несколько других исследований (рассмотренные в Lu Na and Slavoff, 2018), включая анализы in vitro (Shutz et al., 2017). В целом, у нас осталось исследование, которое будет полезным справочным материалом для будущих исследований тела P, но оно не соответствует обещанию «принципов состава и специфичности».В частности, вопрос специфичности (почему не все РНК-связывающие белки локализуются в P-тельцах?) Напрямую не рассматривается. Авторы проводят исследования структуры-функции только одного белка P-тельца и никогда не рассматривают, что исключает другие РНК-связывающие белки из P-тельцов. Как указано выше, мы считаем, что наша работа действительно затрагивает специфичность рекрутирования белков в значительной степени посредством идеи синергетического рекрутирования Dcp2 в P тельца. То есть, резидентные белки часто содержат несколько слабых элементов рекрутирования, и, как следствие, белки, которые содержат мало таких элементов, рекрутируются плохо или вообще не рекрутируются.Рекрутирование РНК может следовать схожим принципам, и теперь мы прямо упоминаем эту идею. Наша работа также предполагает, что другие связывающие РНК белки действительно накапливаются в P-тельцах, но их уровень просто отражает количество доступных сайтов связывания в мРНК P-тельца. В частности, хотя РНК-связывающий белок MS2 обычно не накапливается в Р-тельцах, добавление множества сайтов связывания для этого белка в мРНК, резидентную в Р-тельцах, может привести к накоплению MS2 в Р-тельцах.Во-вторых, мы действительно наблюдаем другие РНК-связывающие белки в Р-тельцах, просто они менее эффективно делятся на Р-тельца, чем основные компоненты (рис. 1). Отметим, что исключение молекул из конденсата (PC <1) будет очень сложно наблюдать и значимо количественно оценить в клетках, учитывая небольшой размер структур. Более того, более вероятно, что большинство молекул просто не будет задействовано (PC ~ 1), чем будет открыто исключено; мы не знаем о молекулах, исключенных из P-тел.В общем, физические механизмы, которые позволяют исключить образование конденсатов in vivo, вообще не поняты и выходят далеко за рамки настоящего исследования. Мы также отмечаем, что, насколько нам известно, это первый раз, когда синергизм был количественно продемонстрирован для рекрутирования белка в конденсат in vivo. Упомянутая выше работа Sprangers интересна, но проводится исключительно in vitro. В клетках, чтобы заявить о синергии, необходимо удалить белок, а затем количественно оценить коэффициенты разделения для различных фрагментов при повторном введении индивидуально и вместе, как мы это сделали.Нам неизвестно, чтобы такой уровень количественного анализа проводился где-либо еще. Дополнительные комментарии: 1) Авторы не последовательны в описании CTD. Во-первых, они предполагают, что «N-концевой домен, HLM1 и C-концевой домен — все необходимы для эффективного разделения и поддержания характерной медленной динамики Dcp2». Однако позже они говорят, что «удаление CTD не влияет на ПК с полноразмерным Dcp2». Представленные данные предполагают, что C-концевой домен не требуется (300-конец), но может компенсировать отсутствие HLM1. Благодарим рецензента за обнаружение этого несоответствия. Мы изменили первое утверждение на «Поскольку N-концевой домен и HLM1 необходимы для эффективного разделения и поддержания характерной медленной динамики Dcp2, а C-концевой домен может компенсировать отсутствие HLM1, мы заключаем, что элементы, управляющие разделением и динамика распределяется по белку ». 2) Неповрежденный С-концевой домен никогда не тестируется; вместо этого авторы использовали CTD с 5 мутированными доменами HLM.Хотя авторы подразумевают, что эта версия CTD имеет более слабую связь с телами P, данные не показаны, и из текста неясно, почему была использована эта версия CTD. У нас были эти данные, и теперь мы показываем их на рисунке 5 — рисунок в приложении 1С. 3) Для данных на фиг. 7 авторы используют конструкции DCP2 с пониженным связыванием с Edc3, чтобы исследовать роль связывания РНК и активности снятия колпачка в ассоциации P-телец. Однако неясно, почему связывание РНК изучали с использованием мутанта Dcp2 300, а декапирование изучали на мутанте Dcp2Δh2. По сути, это были исторические особенности работы, связанные с тем, когда мы получали различные конструкции. Мы не считаем, что различия здесь влияют на наши выводы. 4) Рисунок, сравнивающий концентрацию тельцов P / коэффициент распределения и скорости обмена для различных мутантов DCP2 (аналогично рисункам 2A и B), может быть более интуитивным способом сравнения всех различных мутантов DCP2, использованных в этом исследовании. Мы считаем, что, хотя в некоторых отношениях такой сюжет может помочь, в других он отвлекает внимание, и не включает его.Принципиальный недостаток состоит в том, что на рисунке 2 мы специально подчеркиваем корреляцию между концентрацией тел P и обменными курсами. Но точки на рисунках 5 и 6 отличаются, и они сосредоточены на понимании различных аспектов рекрутирования Dcp2. 5) Исследования структурной функции DCP2 идентифицируют домены в DCP2, которые способствуют локализации P-телец. Достаточно ли этих доменов, чтобы направить белок, не являющийся P-телом, в P-тельца, не решается. Без таких «достаточных» экспериментов остается неясным, можно ли обобщить результаты для DCP2 для других белков.Например, они предполагают, что Xrn1 стабильно рекрутируется из-за его высокой аффинности связывания РНК, однако эта гипотеза не объясняет, почему другие высокоаффинные связывающие РНК белки исключаются из P тельцов. В этом комментарии рассматриваются два момента. Во-первых, могут ли домены внутри Dcp2, которые способствуют локализации P-телец, действовать доминирующим образом. По сути, мы продемонстрировали этот феномен с GFP как чужеродным белком. Связанный с этим вопрос, но он выходит за рамки этой рукописи: может ли домен, нацеленный на P-тела Dcp2, перекрывать свойства других связывающих РНК белков, которые либо исключают их из P-тел, либо нацеливают эти связывающие РНК белки на другие конденсаты.Мы согласны с тем, что это будет интересный вопрос, и рассмотрим его в будущей работе. Второй вопрос, который поднимает рецензент, заключается в том, что мы не понимаем, почему другие связывающие РНК белки, которые могут связывать РНК с высокой аффинностью, не сильно разделяются на Р-тельца. Два наблюдения предполагают, что другие связывающие РНК белки действительно накапливаются в Р-тельцах, но их уровень просто отражает количество доступных сайтов связывания в мРНК Р-тельцов. В частности, хотя РНК-связывающий белок MS2 обычно не накапливается в Р-тельцах, добавление множества сайтов связывания для этого белка в мРНК, резидентную в Р-тельцах, может привести к накоплению MS2 в Р-тельцах.Во-вторых, мы действительно наблюдаем другие РНК-связывающие белки в Р-тельцах, просто они менее эффективно делятся на Р-тельца, чем основные компоненты (рис. 1). 6) В конце обсуждения авторы вводят концепцию авидности, когда множественные взаимодействия приводят к сильному связыванию. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт