PROTEINAS VEGETALES DE INTERES GENERAL Y/O ALIMENTARIO Reservas proteicas de semillas. Proteínas y péptidos vegetales de interés nutricional y funcional. Las proteínas son macromoléculas orgánicas, constituídas básicamente por carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N); aunque pueden contener también azufre (S) y fósforo (P) y, en menor proporción, hierro (Fe), cobre (Cu), magnesio (Mg), yodo (I), entre otros.

CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEINAS Las proteínas pueden clasificarse de acuerdo a: 1. Sus propiedades físicas y/o químicas: separa a las proteínas en grupos basados en su tamaño, estructura, solubilidad o grado de basicidad (tipo y número de aminoácidos básicos: lisina, arginina e histidina) 2. El tipo de moléculas que pueden unirse a las proteínas: separa a las proteínas en clases como lipoproteínas (grupo prostético lipídico), nucleoproteínas (grupo prostético nucleoproteico), cromoproteínas (grupo prostético pigmento), metaloproteínas (grupo prostético metálico) y glicoproteínas (grupo prostético carbohidrato) 3. La función de la proteína en la célula: las proteínas pueden ser agrupadas en tres clases generales basadas en su función: proteínas estructurales (proteínas de membranas, paredes celulares o citoesqueletos), proteínas de almacenamiento y enzimas.

Las proteínas de almacenamiento, encontradas en forma abundante en las semillas, sirven como fuentes de nitrógeno y de aminoácidos que son utilizados durante la germinación. Durante su desarrollo las semillas sintetizan relativamente grandes cantidades de reservas alimenticias que son acumuladas en tejidos de almacenamientos tales como el cotiledón o endosperma. Estos materiales de reserva son los que permitirán el crecimiento y desarrollo de la plántula, hasta que ésta pueda establecerse como una unidad fotosintetizadora y comenzar su vida autótrofa independiente. Entre estas sustancias de reserva se incluyen lípidos, carbohidratos, proteínas, y varios componentes inorgánicos. El carbohidrato de reserva más importante es el almidón, que se encuentra en forma de granos amiláceos o amiloplastos en el citoplasma.

Los lípidos, constituÍdos principalmente por grasas neutras están acumulados en los esferosomas o cuerpos lipídicos, organoides provistos de una membrana. Las proteínas de reserva, denominadas de este modo por creerse que no desempeñan función metabólica o estructural alguna, están acumuladas en cuerpos específicos, los denominados cuerpos proteicos, que se encuentran distribuÍdos al azar en el citoplasma. En ocasiones es posible distinguir dos componentes, el cristaloide (cristal de proteína) y el globoide (lugar de deposición de fitinas, sales de potasio, magnesio y ácido fítico). Durante la germinación, estas sustancias son hidrolizadas y transportadas al eje embrionario en crecimiento, lo que lleva aparejado un cambio en las estructuras que las contienen. Durante la germinación, los cuerpos proteicos sufren un proceso de vacuolización, aumentando de tamaño y coalesciendo, al mismo tiempo que desaparecen las proteínas de reserva merced a la acción de las enzimas proteolíticas que se localizan en su interior. Aproximadamente el 70 % del alimento humano proviene de las semillas y una gran proporción del remanente proviene de los animales que son alimentados con semillas, en consecuencia no es sorprendente la investigación que se realiza actualmente en cuanto a calidad nutricional de las semillas, especialmente en cereales y Fabáceas. Se ha determinado que existen numerosos factores que afectan el contenido de proteínas en semillas: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Variación genética Adquisición de nutrientes Vigor de la planta Maduración Edad de la semilla Tamaño de la semilla Síntesis y acumulación de almidón Factores ambientales Localización geográfica

PROTEÍNAS DE ALMACENAMIENTO Las proteínas de almacenamiento o proteínas de interés alimenticio pueden dividirse en cuatro clases en relación a la solubilidad: 

Albúminas: solubles en agua y buffer diluído a pH neutro.



Globulinas: solubles en soluciones salinas pero insolubles en agua.



Glutelinas: solubles en ácidos y álcalis diluídos.



Prolaminas: solubles en etanol al 70-90%.

Albúminas: Son proteínas globulares compactas con residuos de cisteína. Se encuentran principalmente en Fabáceas. También están en cereales donde tienen propiedad de inhibidor de tripsina o α-amilasa. Prolaminas (gliadinas y gluteninas): Las gliadinas son proteínas monoméricas y se caracterizan por tener un peso molecular medio y alta extensibilidad. Por su parte, las gluteninas son polímeros formados por polipéptidos unidos por puentes disulfuros, con un alto peso molecular y una elevada plasticidad. En general las prolaminas son mezclas altamente polimórficas de polipéptidos de 30 – 90 kDa. Las prolaminas se clasifican en: -

Ricas en azufre

-

Pobres en azufre

-

HMW (de alta masa molecular)

Las prolaminas ricas en azufre son proteínas poliméricas ligadas por puentes disulfuro o proteínas monoméricas con un puente disulfuro intracatenario. En el extremo N-terminal tienen prolina o glutamina y en el C-terminal tienen cisteína. Las prolaminas pobres en azufre tienen un C-terminal truncado y un dominio N-terminal de secuencia repetida. Las prolaminas HMW tienen una secuencia repetitiva flanqueada y un N-terminal rico en glicina y glutamina. Los tres grupos de prolaminas vienen de un ancestro común. La proteína ancestral tiene aproximadamente 90 aminoácidos con tres dominios (A B C). Durante la evolución las prolaminas ricas en azufre y las HMW adquieren inserciones de secuencias repetitivas en los dominios A B C y en las regiones de los extremos. En las prolaminas pobres en azufre la secuencia repetitiva es amplificada. A y B se pierden y solo queda algo de C.

LMW No tienen puente S-S

Tienen Puente S-S intracatenarios

HMW

Tiene puente S-S intercatenario

Globulinas: Son subcategorizadas de acuerdo a su coeficiente de sedimentación: -Vicilinas 7 S: tienen entre 150 y 200 kDa, pierden residuos de cisteína y no forman puentes disulfuro. Se encuentran en el embrión y en la capa de aleurona de cereales, son menos abundantes que las leguminas 11 S. - Leguminas 11 S: tienen entre 350 y 400 kDa; tienen subunidades de 60 kDa las que a su vez tienen subunidades de 40 y 20 kDa. Forman puentes disulfuro. Las albúminas y las globulinas son proteínas ricas en lisina y treonina mientras que las prolaminas (gliadinas y glutelinas) son ricas en prolina y glutamina.

LOCALIZACIÓN CELULAR La localización celular para la mayoría de estas proteínas de almacenamiento en los tejidos de reserva de la semilla madura son los llamados cuerpos proteicos. Los cuerpos proteicos pueden tener inclusiones globoides que contienen fitina o cristaloides proteináceos en la matriz proteica que es amorfa. Cuerpos proteicos en semillas de Fabáceas: no se observan inclusiones cristaloides pero si numerosos cuerpos globoides pequeños en la matriz proteica. Cuerpos proteicos en granos de cereal: la matriz proteica generalmente está libre de inclusiones tanto globoides como cristaloides.

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS DE ALMACENAMIENTO Todas las proteínas de almacenamiento son sintetizadas en el retículo endoplasmático rugoso. Ellas poseen un péptido señal que las traslada al lúmen del retículo endoplasmático donde se remueve por proteólisis. Allí se forman los ligamentos disulfuro, la glicosilación para las glicoproteínas, plegamiento del polipéptido, ensamblaje de oligómeros, etc. hasta que se forma la proteína final que es almacenada en los cuerpos proteicos.

FORMACIÓN DE CUERPOS PROTEICOS EN SEMILLAS DE LEGUMINOSAS Los cuerpos proteicos en células parenquimáticas de almacenamiento de las semillas de Fabáceas tienen generalmente un diámetro de 1 – 10 μm y son homogéneos en su estructura. La matriz proteica contiene pocas inclusiones globoides pequeñas. Las proteínas de almacenamiento son sintetizadas en el retículo endoplasmático y transportadas al aparato de Golgi vía las conexiones tubulares del retículo endoplasmático liso. Luego son empaquetadas en vesículas derivadas del Golgi y transportadas a la vacuola. Estas vesículas se fusionan con el tonoplasto de las vacuolas central y descargan las proteínas en el lúmen vacuolar. La evaginación del tonoplasto alrededor de las proteínas de almacenamiento concentradas resulta en la formación del cuerpo proteico vacuolar maduro. Los cuerpos proteicos además de las proteínas de almacenamiento contienen hidrolasas presentes en las vacuolas de las células vegetales. Los cuerpos proteicos pueden ser considerados como pequeñas vacuolas especializadas para el almacenamiento de proteínas. Después de la germinación de las semillas, las proteínas de almacenamiento son movilizadas y los cuerpos proteicos se funden formándose la gran vacuola central de las células parenquimáticas del cotiledón.

FORMACIÓN DE CUERPOS PROTEICOS EN GRANOS DE CEREAL Los cuerpos proteicos en granos de cereal se encuentran en dos tipos de tejidos de almacenamiento: -Endosperma amiláceo: es tejido específico y refleja diferencias en el contenido de proteínas de almacenamiento. Contiene tres tipos de cuerpos proteicos estructuralmente diferentes: .1 cuerpos proteicos esféricos y angulares de 1 a 3 µm de diámetro.

.2 cuerpos proteicos esféricos y angulares de 0,1 a 1 µm de diámetro. . 3 cuerpos proteicos cristalinos de 1 a 5 µm de diámetro. La matriz proteica de estos cuerpos carece de inclusiones globoides y cristaloides. En cuanto a los mecanismos de formación de estos cuerpos podemos decir que existen dos mecanismos diferentes, distinto de lo que sucede en Fabáceas. Para los cuerpos proteicos 1 y 2, esféricos y angulares del parénquima amiláceo son los sitios de acumulación de las prolaminas que son las proteínas altamente insolubles. Se comprobó que estos cuerpos proteicos son directamente dilataciones del retículo endoplasmático rugoso. Los cuerpos proteicos cristalinos (3) son los sitios de acumulación de proteínas no prolaminas y el proceso de acumulación es semejante al que sucede en las semillas de leguminosas. Es decir, las proteínas son sintetizadas en RER, transportadas al aparato de Golgi, son empaquetadas en vesículas derivadas del Golgi y transportadas a la vacuola. Estas vesículas se fusionan con el tonoplasto de la vacuola central y descargan las proteínas en el lumen vacuolar. Capa de aleurona: es la capa más externa del endosperma amiláceo. Es producto albuminoide en forma de gránulos, es material de reserva que se origina durante la maduración de la semilla y se moviliza cuando comienza a germinar. Los cuerpos proteicos son generalmente esféricos, de 2 a 5 µm de diámetro, contienen inclusiones globoides y ocasionalmente cristaloides. La formación de cuerpos proteicos es igual que en Fabáceas.

MODIFICACIONES DE LAS PROTEINAS EN EL RETICULO ENDOPLASMATICO QUE PRECEDEN A SU DESTINO FINAL. Modificaciones de ciertos aminoácidos tales como prolina que se convierte en hidroxiprolina. N- Glicosilación Formación de puentes disulfuros Plegamiento correcto de las proteínas Ensamblaje de proteínas oligoméricas

GLICOSILACION CO-TRANSLACIONAL DE LAS PROTEINAS Y MODIFICACION POS TRANSLACIONAL DE LAS CADENAS DE OLIGOSACARIDOS Algunas de las proteínas de almacenamiento en las semillas maduras son glicoproteínas, es decir que tienen una o más cadenas de oligosacáridos covalentemente ligadas a residuos de aminoácidos en la cadena polipeptídica. Las cadenas de oligosacáridos presentes en las proteínas de almacenamiento pueden ubicarse en una de las dos categorías siguientes: 1. Oligosacáridos simples o de alta manosa, compuestos casi exclusivamente de manosa y N – acetilglucosamina 2. Oligosacáridos complejos, ricos en manosa, N- acetilglucosamina y otros azúcares adicionales tales como fucosa, xilosa y galactosa. La glicosilación inicial de las proteínas es un evento llamado co-translacional. Estas cadenas son sintetizadas sobre moléculas carriers del dolichol pirofosfato, vía glicotransferasas asociadas a retículo endoplasmático y luego son transferidas en bloque a los residuos de aminoácidos en la cadena polipeptídica. Luego estas cadenas de alto contenido de manosa sufren modificaciones postranslacionales que involucran la acción de manosidasas que van eliminando moléculas de manosas de la estructura base y la participación de glicotransferasas que permiten la incorporación de moléculas de otros azúcares tales como fucosa, xilosa y galactosa.

MOVILIZACION DE LAS PROTEINAS DE RESERVA La hidrólisis de las proteínas de almacenamiento en sus aminoácidos constitutivos requiere la presencia de una serie de proteinasas cada una específica para un sustrato específico. Las proteínas de almacenamiento oligoméricas, frecuentemente insolubles están sujetas a una proteólisis limitada por endopeptidasas para producir fragmentos polipeptídicos solubles en los cuerpos proteicos. Estos fragmentos son sometidos a fuertes degradaciones por exopeptidasas (carboxipeptidasas que secuencialmente cortan el aminoácido terminal de la cadena polipeptídica), y endopeptidasas que exponen la nueva secuencia carboxiterminal para el ataque de las exopeptidasas. Los aminoácidos liberados pueden ser reutilizados para la síntesis de proteínas o bien desaminados para proveer el esqueleto carbonado para la respiración.

MOVILIZACION DE PROTEINAS EN CEREALES

Las reservas de proteínas son almacenadas en dos regiones en los granos de cereal. En los granos de aleurona de las capas de aleurona y en los cuerpos proteicos del endosperma amiláceo. La movilización de las proteínas de la capa de aleurona es el resultado de la actividad de las proteinasas sintetizadas algunas veces en respuesta a una estimulación hormonal. Los aminoácidos producidos pueden ser reciclados para producir más enzimas hidrolíticas, que son liberados al endosperma amiláceo. Entonces la hidrólisis de proteína y la síntesis de proteínas (enzimas) ocurren simultáneamente en la capa de aleurona. Las células del endosperma amiláceo son no vivientes en la madurez y aquí las enzimas para la movilización de las proteínas provienen de los granos de aleurona, a partir de nueva síntesis o por activación de las enzimas presentes en la semilla seca. Esta activación puede ser por hidratación de las semillas debido a la imbibición o a la activación hidrolítica debido al secuestro de un precursor en el endosperma amiláceo.

MOVILIZACION DE PROTEINAS EN FABACEAS Los cotiledones de las semillas de leguminosas secas y maduras contienen pocas enzimas hidrolíticas pero sus niveles se incrementan notablemente después que la germinación se ha completado. En las células ocurren una serie de cambios durante la movilización de las proteínas, con la eventual formación de una vacuola por fusión de los cuerpos proteicos. Los eventos que se producen son: 1. En estado seco y durante la germinación, los cuerpos proteicos permanecen intactos y el retículo endoplasmático tubular con pocos ribosomas fijos. 2. Cuando la germinación se ha completado el retículo endoplasmático tubular es desorganizado y comienza la síntesis de cisternas del retículo endoplasmático y los ribosomas se fijan. No cambian los cuerpos proteicos. 3. Cuando las semillas están creciendo, las enzimas hidrolíticas son sintetizadas en los ribosomas fijos del retículo endoplasmático. Dilataciones de las cisternas que contienen las enzimas son transportadas como vesículas a los cuerpos proteicos con los cuales se fusionan. Aquí comienza la hidrólisis de las proteínas.

4. Cuando las proteínas son hidrolizadas, los cuerpos proteicos coalescen para formar grandes vacuolas y se insertan otras enzimas hidrolíticas 5. Se forman vacuolas autofágicas, englobando retículo endoplasmático y mitocondrias. Mas cuerpos proteicos se fusionan para formar una gran vacuola central que contiene enzimas hidrolíticas

Los productos de hidrólisis son redistribuídos para el crecimiento de la semilla.

PROTEÍNAS EN LA ALIMENTACIÓN HUMANA

De los 20 aminoácidos proteicos conocidos, 8 resultan indispensables (o esenciales) para la vida humana y 2 resultan "semi-indispensables”. Los aminoácidos esenciales más problemáticos son el triptófano, la lisina y la metionina. Es típica su carencia en poblaciones en las que los cereales o los tubérculos constituyen la base de la alimentación. El déficit de aminoácidos esenciales afectan mucho más a los niños que a los adultos. En general, la calidad proteica de los alimentos de origen animal es muy superior al de origen vegetal, debido a que contienen todos los aminoácidos esenciales en diversas proporciones. La inferior calidad de la proteína vegetal se debe a una escasez de uno o más aminoácidos esenciales. Este aminoácido, se le llama el aminoácido limitante. Las semillas de Fabáceas y cereales y sus subproductos constituyen actualmente el elemento prioritario o mayoritario en la dieta humana (Tabla 1).

Especie

Albúminas (%)

Globulinas (%)

Prolaminas (%)

Glutelinas (%)

Trigo

9

5

40

46

Maíz

4

2

55

39

Arroz

5

10

5

80

Avena

11

56

9

23

Arveja

40

60

0

0

Soja

30

70

0

0

Tabla 1: Contenido proteico de granos de interés alimenticio (cereales y Fabáceas):

En semillas de cereales predominan las glutelinas y prolaminas mientras que en las Fabáceas predominan las albúminas y globulinas. El alto contenido de prolaminas (proteínas insolubles en agua) en los cereales explica el bajo contenido de aminoácidos esenciales. No solamente tienen bajo contenido en lisina sino también en treonina, valina e isoleucina. El arroz y la avena tienen un mejor balance de aminoácidos esenciales que otros cereales debido al bajo contenido de prolaminas. Los cereales son ricos en metionina y cisteína. Por lo general, la mayor proporción de proteína en granos de Fabáceas se encuentra en forma de Globulina seguida por Albúmina y en menor cantidad como Glutelinas y Prolaminas y se ha encontrado que dependiendo de la proporción de cada una de las fracciones proteínicas en los granos, será la calidad nutrimental de la proteína total, así como las características fisicoquímicas y funcionales. Las Fabáceas son uniformemente limitadas en metionina y cisteína (importantes para el crecimiento de cabello y las uñas y para la síntesis de glutatión, que es un potente antioxidante que protege las células del estrés oxidativo) porque sus proteínas de almacenamiento mayoritarias son las globulinas (fracción soluble en soluciones salinas) que tienen bajo nivel de esos aminoácidos. Sin embargo son ricas en lisina y treonina. Por esta razón en la práctica ambos (cereales y leguminosas) se utilizan combinados o mezclados debido a la naturaleza complementaria de sus aminoácidos.

Factores antinutricionales: En el análisis de la calidad nutricional de los alimentos de origen vegetal deben considerarse tres aspectos importantes. 1. Composición de aminoácidos 2. Disponibilidad o digestibilidad de aminoácidos 3. Presencia de componentes químicos capaces de afectar un proceso nutritivo denominados Factores antinutricionales (FAN). El término antinutrientes se utiliza para calificar a aquellos compuestos que afectan el valor nutricional de algunos alimentos, especialmente semillas, pues dificultan o inhiben la asimilación de nutrientes que provienen de alimentos generalmente de origen vegetal (proteínas y minerales); desde el punto de vista bioquímico estos factores son de naturaleza

variada y pueden llegar a ser tóxicos o causar efectos fisiológicos poco deseables como flatulencia; distensión estomacal, afectaciones pancreáticas, aglutinación de glóbulos rojos, disminución en la asimilación de nutrientes, entre otros; los factores antinutricionales son sustancias naturales no fibrosas, generadas por el metabolismo secundario de las plantas como mecanismo de defensa a situaciones estresantes o contra el ataque de mohos, bacterias, insectos y aves. Así pues, la denominación de "antinutricional", dada a estos compuestos, es adoptada a partir del enfoque que los ve como recursos alimenticios para animales y humanos y no de las funciones que cumplen en los tejidos de los vegetales que los contienen. Se han desarrollado un buen número de estudios en los que se revela que estos compuestos en pequeñas cantidades, pueden ser muy beneficiosos en la prevención de enfermedades; razón por la cual ahora se les ha denominado "compuestos no nutritivos", o "factores bioactivos", ya que si bien carecen de valor nutritivo, no resultarían perjudiciales en pequeñas cantidades. Esto ha llevado a considerar a todos aquellos alimentos que contengan compuestos no nutritivos, como alimentos funcionales, debido a que estos compuestos son calificados como fitoquímicos que reportan beneficios para la salud humana. Los factores antinutricionales pueden clasificarse como termo estables y termo lábiles; los factores termo estables incluyen: factores antigénicos, oligosacáridos y aminoácidos no proteicos tóxicos, saponinas, estrógenos, cianógenos, fitatos; siendo los más importantes: los factores antigénicos, los oligosacaridos, las saponinas y los fitatos. Así mismo, entre los factores termo lábiles se encuentran, los inhibidores de proteasas (tripsina y quimotripsina), lectinas, goitrógenos y antivitaminas; siendo los más importantes los inhibidores de proteasas y las lectinas. En este capítulo nos ocuparemos de aquellos FAN de naturaleza proteica. Las leguminosas son particularmente ricas en esos fitoquímicos (Tabla 2). En las semillas de soja representan un 7% del total de proteínas de soja (40%). Lábiles al calor

Estables al calor

Inhibidores de tripsina

Saponinas

Lectinas (Hemoaglutininas)

Fitoestrógenos

Anti-vitaminas

Factores de flatulencia (oligosacáridos)

Goitrógenos

Factores antigénicos Fitatos Cianógenos

Tabla 2: Factores antinutricionales

Lectinas: Del latín legere (preferir, escoger) el término se aplica a compuestos de naturaleza proteica característicos por su interacción con células sanguíneas específicas. También llamadas fitohemaglutininas por su capacidad aglutinante, se ligan reversiblemente a complejos carbohidratos y a glicoproteínas presentes en la superficie de células animales, con los cuales muestran alta afinidad, mediante sus receptores específicos expuestos. Aglutinan característicamente a glóbulos rojos y a otras células, sin embargo, el enlace de las lectinas se puede presentar sin aglutinación, siendo esta una sola de las manifestaciones de la interacción lectina-receptor . La mayoría de las lectinas resisten el rompimiento enzimático digestivo. Al ligarse a receptores de la superficie del tracto digestivo provocan un deterioro en la pared intestinal afectando los procesos de absorción y transporte de nutrientes a través de ella; afectan a las células endocrinas y con ello a la producción hormonal intestinal; causan hipertrofia e hiperplasia intestinales; incrementan el metabolismo de poliaminos y la síntesis de proteína de la mucosa; inhiben a las hidrolasas del borde de cepillo; inducen cambios en el sistema local inmune y afectan la ecología bacteriana del intestino, incluido el intestino delgado, al incrementar la adhesión y el crecimiento selectivo de ciertas cepas. Por los efectos locales descritos se generan otros de nivel sistémico tales como el desarrollo de anticuerpos circulantes antilectinas de la clase IgG; atrofia del Timo con potencial efecto de la inmunidad celular; hipertrofia del hígado y del páncreas; atrofia muscular; modulación del sistema endocrino; aumento en el catabolismo de la proteína, grasa y carbohidratos del cuerpo; inhibición del crecimiento y aún la muerte. Existen reportes de que la Concanavalina A, una potente lectina, tiene efectos depresores del consumo. Algunas lectinas son termolábiles y también se ha demostrado su solubilidad en medios alcalinos. Entre las leguminosas destacan por su alto contenido de lectinas Psophocarpus tertanologobus, Canavalia ensiformis, Phaseolus lunatus y Vigna unguiculata. Suplementariamente, diversos estudios indican que las lectinas han demostrado propiedades positivas entre las que se puede incluir la interacción con sustancias específicas de grupos sanguíneos, mitogénesis, promoción de adhesión celular, inhibición de crecimiento micótico y un efecto similar al de la insulina en las células grasas actuando como insulinomiméticos; por lo que se pueden considerar como factores bioactivos pudiendo por tanto ser utilizadas de forma pura en reacciones biológicas para fines de diagnósticos clínicos e investigaciones de estructura de proteínas y carbohidratos en células, pudiendo obtener diversos tratamientos alternativos a enfermedades como lo es el cáncer. Otros efectos benéficos han sido citados por algunos autores, quienes plantean que estos compuestos inhiben el crecimiento tumoral debido a que disminuyen la absorción de nutrientes y por lo tanto un menor crecimiento celular; y que tienen un efecto similar a prebióticos ya que producen un aumento de la materia fermentable en el colon; igualmente, han sido considerados como coadyuvantes de la vacunación oral pues incrementan la producción de anticuerpos.

Inhibidores proteolíticos: Son compuestos de naturaleza proteica que inhiben la acción de las enzimas cuya acción digestiva se enfoca hacia las proteínas de la dieta. Los más conocidos son los que reaccionan con proteasas de serina, como la tripsina y la quimiotripsina. Se identifican diez familias de inhibidores de proteasas en función de la secuencia de aminoácidos que las conforman, siendo tres las más ampliamente distribuidas, a saber, las familias Bowman-Birk, Kunitz y de la papa-1. Se encuentran en la mayoría de las leguminosas, y en algunas de ellas, por su alto contenido de cistina, llegan a proveer hasta el 40% del contenido de aminoácidos azufrados de la proteína total . Se les atribuye un efecto depresor del crecimiento debido a un mecanismo de retroalimentación negativa, que se activa ante la presencia de proteínas de la dieta en el estomago, y la simultánea inactivación de la tripsina, con lo que se provoca la liberación de la colecistoquinina (CCK), una hormona de la mucosa intestinal que estimula a las células acinares del páncreas para liberar más tripsina y otras enzimas como quimotripsina, elastasa y amilasa. Así, además de la subutilización de la proteína dietética, el resultado neto es la pérdida de proteína endógena rica en aminoácidos azufrados y la consecuente depresión del crecimiento. Se han reportado cambios morfológicos de tipo hiperplásticos e hipertróficos en el páncreas de ciertas especies (ratas, ratones, pollos y hamsters), lo que no ocurre en otras. Aunque se inactivan ante altas temperaturas, se ha observado cierta resistencia térmica debido a su rígida estructura y su alto contenido de enlaces disulfuro. También han mostrado resistencia a tratamientos con pepsina. Los inhibidores de proteasas se encuentran presentes en la mayoría de las leguminosas pero las de Glycine max han recibido gran atención por la utilización generalizada de este ingrediente, así como por su alto contenido. Su efecto se manifiesta solamente si la semilla o la harina son consumidas crudas ya que el calentamiento desnaturaliza esas proteínas. Una vez inactivado esos inhibidores proteicos pueden jugar un importante rol nutricional debido a su alto contenido en aminoácidos que contienen azufre. Los inhibidores de proteasas que se han estudiado en soja son los de Bowman-Birk y Kunitz También destacan por su alto contenido los lunatus, Psophocarpus tetranogolobus y Canavalia ensiformis.

granos

de Phaseolus

PROTEÍNAS FUNCIONALES Y PÉPTIDOS BIOACTIVOS Las proteínas funcionales y los péptidos bioactivos son proteínas y péptidos que, además de su valor nutricional por ser fuente de aminoácidos, son capaces de ejercer efectos biológicos específicos. La mayoría de los péptidos bioactivos son generados espontáneamente durante la digestión in vivo a partir de las proteínas que los contienen. No obstante, también se han obtenido nuevos péptidos bioactivos a partir de proteínas alimentarias mediante digestión enzimática in vitro, empleando enzimas proteolíticas de origen microbiano. Es más, en estudios recientes se han obtenido péptidos modificados, diseñados a partir de péptidos naturales, con el fin de incrementar la actividad de éstos últimos, es decir, por semisíntesis. Por tanto, toda fuente de proteína alimentaria es en

principio susceptible de aportar péptidos funcionales. Así, se han aislado péptidos a partir de hidrolizados enzimáticos de proteínas de muy diversa procedencia, como leche, huevo, maíz, soja, etc (Tabla 3). La literatura científica evidencia que estos péptidos bioactivos pueden atravesar el epitelio intestinal y llegar a tejidos periféricos vía circulación sistémica, pudiendo ejercer funciones específicas a nivel local, tracto gastrointestinal, y a nivel sistémico. Dentro de estas actividades, los péptidos bioactivos podrían alterar el metabolismo celular y actuar como antioxidantes, antimicrobianos, vasoreguladores, factores de crecimiento, inductores hormonales y neurotransmisores (Figura 1). El concepto realmente novedoso desde el punto de vista de la nutrición es la utilización de las proteínas y los péptidos procedentes de alimentos con el fin de mejorar una función biológica o de tratar, de prevenir o de reducir el riesgo de enfermedad. La soja y el trigo son las fuentes de proteínas funcionales y péptidos bioactivos más estudiada hasta la fecha y son numerosos los alimentos funcionales en los que fueron incorporados (Tabla 4).

Peptido/proteina Semilla

Actividad biológica

Globulina cadena alfa

Reducción de los niveles de triglicérido y colesterol

7S Soja

Proteina de lupino almacenamiento

Reducción de los niveles de triglicérido y colesterol

Inhibidor de Soja y pea serin-proteasa

Anticander, antiinflamatorio, antiobesidad, antidegenerativo

Glicinina

hipocolesterolemica

Inhibidor amilasa

Soja de Varias leguminosas

Conglutina gama

Lupino

lectinas

Varias leguminosas

Péptido inhib Soja idor de ECA

Secuencia de aminoacidos

LPYPR

Hipoglucemiante, hipocolesterolemico, antiobesidad

Anticancer

Hipotensor

NWGPLV

Gliadina

Trigo

inmunomodulador

IAP

Trigo

Agonista opioide

GYYPT

Trigo

antioxidante

orizatensina

Arroz

inmunomodulador

GYPMYPLR

Glutelinas

Arroz

Inhibidor de la ECA

RPLKPW

Globulinas

Amaranto

antioxidante

(seudocereal)

Tabla 3: Ejemplos de péptidos bioactivos derivados de leguminosas, seudocereales

Sistema Cardiovascular

Sistema Nervioso

Sistema Gastrointestinal Mineral Vinculante

Hipocolesterolémico

Opioide

Antioxidante

Antagonista opioide

Antitrombótico

cereales y

Sistema Inmune Inmunomodulador

Antimicrobiano

Figura 1: Principales propiedades funcionales de los péptidos bioactivos de leguminosas y cereales

Tabla 4: Ejemplos de ingredientes de alimentos funcionales o alimentos funcionales que incorporan péptidos bioactivos

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