RU
Исследование конформационных изменений казеина и белка кунжута при взаимодействии с полифенолами винограда методом ЯМР-спектроскопии

Номер: 2-3 (404), 2026
Страницы: 133-140
Раздел: Методы исследования, качество и безопасность пищевой продукции
Автор(ы): Тамова М.Ю., Журавлёв Р.А., Попова Б.А., Шамков А.А.

Аннотация:
Перспективным направлением биохимии и биотехнологии является раскрытие молекулярных механизмов структурной пластичности белков под действием внешних факторов и разработка методологических подходов к контролю конформационных изменений. Нами исследованы молекулярные механизмы взаимодействия полифенолов из сладких выжимок красных сортов винограда с белковыми молекулами растительного и животного происхождения (белковый изолят кунжута, казеин). Научная новизна исследования заключается в выявлении четкой корреляции между исходной конформацией белка и характером его взаимодействия с полифенолами. Впервые представлены количественные данные, демонстрирующие, что казеин реагирует на присутствие полифенолов значительно сильнее, чем кунжутный белок: сужение спектра − на 67% против 25%; повышение интенсивности сигналов − на 40% против 20%; уширение линий − на 30–40% против 15–25% соответственно. Методом протонной ЯМР-спектроскопии (1H ЯМР) при температуре 71,4°C в среде DMSO изучены спектральные характеристики 5 образцов серии ROS: нативного кунжутного белка (ROS_1), его комплекса с полифенолами (ROS_2), казеина (ROS_3), комплекса казеина с полифенолами (ROS_4) и свободных полифенолов (ROS_5). Установлено, что взаимодействие белков с полифенолами приводит к конформационным изменениям, подтверждаемым смещением сигналов в область меньших химических сдвигов (δ), уширением линий спектра и изменением характера распределения сигналов. Выявлено, что казеин демонстрирует более выраженную чувствительность к воздействию полифенолов по сравнению с белком кунжута, что проявляется в значительном сужении спектрального диапазона с 3,0 до <1,0 ppm и компактизации структуры. Спектральные данные свидетельствуют о формировании комплексов «белок–полифенол» за счет водородных связей и гид-рофобных взаимодействий. Результаты расширяют понимание механизмов комплексообразования природных соединений и могут быть использованы при разработке функциональных пищевых продуктов с заданными свойствами.

Ключевые слова: полифенолы, белки, конформационные изменения, комплексы «белок–полифенол», протонная ЯМР-спектроскопия, кунжутный белок, казеин, химические сдвиги

EN
Investigation of conformational changes in casein and sesame protein upon interaction with grape polyphenols by NMR spectroscopy

Number: 2-3 (404), 2026
Pages: 133-140
Section: Methods of Investigation, Quality & Safety of Food Products
Authors(s): Tamova M.Yu., Zhuravlev R.A., Popova B.A., Shamkov A.A.

Annotation:
A promising area of biochemistry and biotechnology is the uncovering of the molecular mechanisms of protein structural plasticity under the influence of external factors and the development of methodological approaches to controlling conformational changes. We investigated the molecular mechanisms of interaction between polyphenols from sweet pomace of red grape varieties and protein molecules of plant and animal origin (sesame protein isolate, casein). The scientific novelty of the study lies in the identification of a clear correlation between the initial protein conformation and the nature of its interaction with polyphenols. For the first time, quantitative data are presented demonstrating that casein responds to the presence of polyphenols significantly more strongly than sesame protein: spectrum narrowing by 67% versus 25%; signal intensity increase by 40% versus 20%; line broadening by 30–40% versus 15–25%, respectively. The spectral characteristics of five ROS samples were studied using proton NMR spectroscopy (1H NMR) at 71,4°C in DMSO: native sesame protein (ROS_1), its complex with polyphenols (ROS_2), casein (ROS_3), casein complex with polyphenols (ROS_4), and free polyphenols (ROS_5). The interaction of proteins with polyphenols was found to result in conformational changes, as evidenced by a shift of signals toward lower chemical shifts (δ), broadening of spectral lines, and changes in the signal distribution pattern. Casein was found to be more sensitive to the effects of polyphenols than sesame protein, manifested in a significant narrowing of the spectral range from 3,0 to <1,0 ppm and structural compaction. Spectral data indicate the formation of protein–polyphenol complexes through hydrogen bonds and hydrophobic interactions. The results expand our understanding of the complexation mechanisms of natural compounds and can be used in the development of functional foods with tailored properties.

Keywords: polyphenols, proteins, conformational changes, protein–polyphenol complexes, proton NMR spectroscopy, sesame protein, casein, chemical shifts

DOI: 10.26297/0579-3009.2026.2-3.20