Whey proteins: targets of oxidation, or mediators of redox protection.

peer-reviewedBovine whey proteins are highly valued dairy ingredients. This is primarily due to their amino acid content, digestibility, bioactivities and their processing characteristics. One of the reported bioactivities of whey proteins is antioxidant activity. Numerous dietary intervention trials with humans and animals indicate that consumption of whey products can modulate redox biomarkers to reduce oxidative stress. This bioactivity has in part been assigned to whey peptides using a range of biochemical or cellular assays in vitro. Superimposing whey peptide sequences from gastrointestinal samples, with whey peptides proven to be antioxidant in vitro, allows us to propose peptides from whey likely to exhibit antioxidant activity in the diet. However, whey proteins themselves are targets of oxidation during processing particularly when exposed to high thermal loads and/or extensive processing (e.g. infant formula manufacture). Oxidative damage of whey proteins can be selective with regard to the residues that are modified and are associated with the degree of protein unfolding, with α-Lactalbumin more susceptible than β-Lactoglobulin. Such oxidative damage may have adverse effects on human health. This review summarises how whey proteins can modulate cellular redox pathways and conversely how whey proteins can be oxidised during processing. Given the extensive processing steps that whey proteins are often subjected to, we conclude that oxidation during processing is likely to compromise the positive health attributes associated with whey proteins

European contribution to the study of ROS: A summary of the findings and prospects for the future from the COST action BM1203 (EU-ROS).

The European Cooperation in Science and Technology (COST) provides an ideal framework to establish multi-disciplinary research networks. COST Action BM1203 (EU-ROS) represents a consortium of researchers from different disciplines who are dedicated to providing new insights and tools for better understanding redox biology and medicine and, in the long run, to finding new therapeutic strategies to target dysregulated redox processes in various diseases. This report highlights the major achievements of EU-ROS as well as research updates and new perspectives arising from its members. The EU-ROS consortium comprised more than 140 active members who worked together for four years on the topics briefly described below. The formation of reactive oxygen and nitrogen species (RONS) is an established hallmark of our aerobic environment and metabolism but RONS also act as messengers via redox regulation of essential cellular processes. The fact that many diseases have been found to be associated with oxidative stress established the theory of oxidative stress as a trigger of diseases that can be corrected by antioxidant therapy. However, while experimental studies support this thesis, clinical studies still generate controversial results, due to complex pathophysiology of oxidative stress in humans. For future improvement of antioxidant therapy and better understanding of redox-associated disease progression detailed knowledge on the sources and targets of RONS formation and discrimination of their detrimental or beneficial roles is required. In order to advance this important area of biology and medicine, highly synergistic approaches combining a variety of diverse and contrasting disciplines are needed.The EU-ROS consortium (COST Action BM1203) was supported by the European Cooperation in Science and Technology (COST). The present overview represents the final Action dissemination summarizing the major achievements of COST Action BM1203 (EU-ROS) as well as research news and personal views of its members. Some authors were also supported by COST Actions BM1005 (ENOG) and BM1307 (PROTEOSTASIS), as well as funding from the European Commission FP7 and H2020 programmes, and several national funding agencies

Süt serumu proteinlerinden elde edilen biyoaktif fraksiyonların lipozomlanması

1. ÖZETSütün bileşiminde tüm ana besin unsurlarının yanında metabolik olaylar için gerekliolan vitaminler, mineraller, enzimler ve proteinler bulunmaktadır. Peynir üretimisırasında sütün esas proteini olan kazein çöktürülmekte ve geriye kalan sıvı kısım“peynir altı suyu” veya “süt serumu” adını almaktadır. Peynir altı suyundaki çözünürproteinler çeşitli işlemler ile saflaştırılarak protein içerikleri farklı olan ve gıdaendüstrisinde değişik amaçlarla kullanılan ürünler elde edilmektedir. Son yıllarda, sütserumu proteinlerinin insan sağlığı üzerine birçok yararlı etkileri olduğugösterilmiştir. Çalışmamızda, önce peynir altı suyu tozundaki süt serumuproteinlerini kromatografik yöntemle fraksiyonlara ayırmayı daha sonra da biyolojikaktivite gösteren fraksiyonları lipozomlayarak bir kozmetik formülde kullanmayıamaçladık. Ekstraksiyon, filtrasyon ve santrifüjleme gibi ön işlemlerden sonraSephadex G-50 jel kromatografisinden yararlanılarak majör süt serumu proteinleriniiçeren bir fraksiyon ile küçük molekül ağırlıklı peptidleri içeren ikinci bir fraksiyonuelde edildi. Daha sonra, elde edilen fraksiyonların antioksidan ve sitotoksikaktiviteleri incelendiğinde birinci fraksiyonun en yüksek antioksidan aktiviteye sahipolduğu belirlendi. Sitotoksik aktivite analizinde filtrat ve diğer fraksiyonlarda 1mg/ml dozunda % 20 civarında sitotoksik aktivite görülürken, tüm fraksiyonların 500μg/ml’nin altındaki dozlarda proliferatif aktiviteye sahip oldukları ve en yüksekproliferatif aktiviteyi ikinci fraksiyonun gösterdiği gözlendi. Çalışmamızın anahedefi, elde edilen biyoaktif fraksiyonların lipozomlanarak kozmetik formüllerdekullanılması olduğundan, sonraki aşamalarda bu yönde deneyler yapıldı. Öncelikle,süt serumu proteinlerini içeren lipozomlar hazırlandı ve boyut analizi yapıldı. Dahasonra elde edilen lipozomların ışık mikroskopu, elektron mikroskopu ve atomikkuvvet mikroskopu görüntüleri değerlendirildi. Son olarak, süt serumu proteinleriniiçeren lipozomlar ile bir kozmetik formül (Carbopol jel) elde edildi.Anahtar kelimeler: Antioksidan aktivite, Jel kromatografisi, Lipozom,Sitotoksik aktivite, Süt serumu proteinleri.22. SUMMARYCHARACTERIZATION OF LIPOSOMES PREPARED FROM BIOACTIVEFRACTIONS OF MILK SERUM PROTEINSMilk contains all the basic nutrients as well as minerals, vitamins, enzymes andproteins requied for metabolic events. Casein which is the main protein of milk isprecipitated in cheese manufacture. The remaining fluid is called whey or milkserum. Soluble proteins present in whey are purified by a number of methods andused in the nutritional industry. It has been shown that whey and its components havea number of health promoting effects. We aimed to isolate fractions containing wheyproteins using sephadex G-50 gel chromatography and then prepared liposomesusing these bioactive fractions to obtain a gel suitable for cosmetic preparations.After extraction, filtration and centrifugation the pre-treated whey was applied toSephadex G-50 chromatography and two fractions were obtained. The first fractioncontained major whey proteins, while the second fraction had small peptides. Wehave then determined the antioxidant and cytotoxic activities of these fractions. Thefirst fraction had the highest antioxidant activity. In terms of cytotoxic activity, allfractions showed 20 % cytotoxic activity at a dose of 1 mg/ml and had proliferativeactivity at doses below 500 μg/ml. The highest proliferative activity was in thesecond fraction. Our main objective was to prepare liposomes from bioactivefractions and use them in cosmetic formulas. We prepared liposomes containingwhey protein fractions and analyzed their sizes. Then, we have investigated theliposome structures under light microscope, electron microscope and atomic forcemicroscope. Finally, we have prepared a cosmetic formula (Carbopol gel) fromliposomes containing the whey fractions.Key Words: Antioxidant activity, Gel chromatography, Liposome,Cytotoxic activity, Whey proteins.II) İÇİNDEKİLERI) Teşekkür iiII) İçindekiler iiiIII) Şekil ve Tablolar vi1. Özet 12. Summary 23. Giriş ve Amaç 34. Genel Bilgiler 44.1. Süt ve Süt proteinleri 44.1.1. Süt ve Yapısı 44.1.2. Peynir Altı Suyu ve Süt Serumu Proteinleri 54.2. Lipozom ve Lipozom Eldesi 124.2.1. Lipozomların Yapısı 124.2.2. Lipozomların Sınıflandırılması 134.2.3. Lipozomların Hazırlanması 144.2.4. Lipozomların Kullanım Alanları 174.3. Serbest Radikaller ve Antioksidanlar 184.3.1. Serbest Radikaller 184.3.2. Serbest Radikallerin Biyolojik Etkileri 224.3.3. Serbest Radikallerin Hastalıklarla İlişkisi 264.3.4. Antioksidanlar 274.3.5. Antioksidanların Tedavi Amaçlı Kullanımı 294.4. Derinin Yapısı ve Deri Yüzeyinden Emilim 304.4.1. Derinin Yapısı, Fizyolojik ve Anatomik özellikleri 304.4.2. Deri Yüzeyinden Emilim 33iii5. Gereç ve Yöntem 345.1. Gereçler 345.2. Yöntemler 365.2.1. Süt Serumu Proteinlerinin Kromatografik YöntemleFraksiyonlara Ayrılması 365.2.2. Poliakrilamid Jel Elektroforezi ile Protein Analizi 385.2.3. Lowry Yöntemi ile Protein Tayini 395.2.4. Antioksidan Aktivite Ölçümü 405.2.5. Sitotoksik Aktivite Ölçümü 415.2.6. Süt Serumu Proteinlerinin Lipozomlanması 425.2.7. Lipozomlarda Yapılan İncelemeler 435.2.8. Süt Serumu Proteinlerini İçeren Lipozomlar ileCarbopol Jel Eldesi 436. Bulgular 446.1. Sephadex G-50 Kolon Kromatografisi 446.2. Antioksidan Aktivite Ölçümü 466.3. Sitotoksik Aktivite Ölçümü 476.4. Lipozom Eldesi 486.5. Lipozomlarda Yapılan İncelemeler 497. Tartışma ve Sonuç 578. Kaynaklar 619. Ekler 6610. Özgeçmiş 7

Süt Serumu Proteinlerinden Elde Edilen Biyoaktif Fraksiyonların Lipozamlanması

1. Sütün bileşiminde tüm ana besin unsurlarının yanında metabolik olaylar için gerekli olan vitaminler, mineraller, enzimler ve proteinler bulunmaktadır. Peynir üretimi sırasında sütün esas proteini olan kazein çöktürülmekte ve geriye kalan sıvı kısım “peynir altı suyu” veya “süt serumu” adını almaktadır. Peynir altı suyundaki çözünür proteinler çeşitli işlemler ile saflaştırılarak protein içerikleri farklı olan ve gıda endüstrisinde değişik amaçlarla kullanılan ürünler elde edilmektedir. Son yıllarda, süt serumu proteinlerinin insan sağlığı üzerine birçok yararlı etkileri olduğu gösterilmiştir. Çalışmamızda, önce peynir altı suyu tozundaki süt serumu proteinlerini kromatografik yöntemle fraksiyonlara ayırmayı daha sonra da biyolojik aktivite gösteren fraksiyonları lipozomlayarak bir kozmetik formülde kullanmayı amaçladık. Ekstraksiyon, filtrasyon ve santrifüjleme gibi ön işlemlerden sonra Sephadex G-50 jel kromatografisinden yararlanılarak majör süt serumu proteinlerini içeren bir fraksiyon ile küçük molekül ağırlıklı peptidleri içeren ikinci bir fraksiyonu elde edildi. Daha sonra, elde edilen fraksiyonların antioksidan ve sitotoksik aktiviteleri incelendiğinde birinci fraksiyonun en yüksek antioksidan aktiviteye sahip olduğu belirlendi. Sitotoksik aktivite analizinde filtrat ve diğer fraksiyonlarda 1 mg/ml dozunda % 20 civarında sitotoksik aktivite görülürken, tüm fraksiyonların 500 μg/ml’nin altındaki dozlarda proliferatif aktiviteye sahip oldukları ve en yüksek proliferatif aktiviteyi ikinci fraksiyonun gösterdiği gözlendi. Çalışmamızın ana hedefi, elde edilen biyoaktif fraksiyonların lipozomlanarak kozmetik formüllerde kullanılması olduğundan, sonraki aşamalarda bu yönde deneyler yapıldı. Öncelikle, süt serumu proteinlerini içeren lipozomlar hazırlandı ve boyut analizi yapıldı. Daha sonra elde edilen lipozomların ışık mikroskopu, elektron mikroskopu ve atomik kuvvet mikroskopu görüntüleri değerlendirildi. Son olarak, süt serumu proteinlerini içeren lipozomlar ile bir kozmetik formül (Carbopol jel) elde edildi. Anahtar kelimeler: Antioksidan aktivite, Jel kromatografisi, Lipozom, Sitotoksik aktivite, Süt serumu proteinleri. 2 2. SUMMARY CHARACTERIZATION OF LIPOSOMES PREPARED FROM BIOACTIVE FRACTIONS OF MILK SERUM PROTEINS Milk contains all the basic nutrients as well as minerals, vitamins, enzymes and proteins requied for metabolic events. Casein which is the main protein of milk is precipitated in cheese manufacture. The remaining fluid is called whey or milk serum. Soluble proteins present in whey are purified by a number of methods and used in the nutritional industry. It has been shown that whey and its components have a number of health promoting effects. We aimed to isolate fractions containing whey proteins using sephadex G-50 gel chromatography and then prepared liposomes using these bioactive fractions to obtain a gel suitable for cosmetic preparations. After extraction, filtration and centrifugation the pre-treated whey was applied to Sephadex G-50 chromatography and two fractions were obtained. The first fraction contained major whey proteins, while the second fraction had small peptides. We have then determined the antioxidant and cytotoxic activities of these fractions. The first fraction had the highest antioxidant activity. In terms of cytotoxic activity, all fractions showed 20 % cytotoxic activity at a dose of 1 mg/ml and had proliferative activity at doses below 500 μg/ml. The highest proliferative activity was in the second fraction. Our main objective was to prepare liposomes from bioactive fractions and use them in cosmetic formulas. We prepared liposomes containing whey protein fractions and analyzed their sizes. Then, we have investigated the liposome structures under light microscope, electron microscope and atomic force microscope. Finally, we have prepared a cosmetic formula (Carbopol gel) from liposomes containing the whey fractions. Key Words: Antioxidant activity, Gel chromatography, Liposome, Cytotoxic activity, Whey proteins. II) İÇİNDEKİLER I) Teşekkür ii II) İçindekiler iii III) Şekil ve Tablolar vi 1. 1 2. Summary 2 3. Giriş ve Amaç 3 4. Genel Bilgiler 4 4.1. Süt ve Süt proteinleri 4 4.1.1. Süt ve Yapısı 4 4.1.2. Peynir Altı Suyu ve Süt Serumu Proteinleri 5 4.2. Lipozom ve Lipozom Eldesi 12 4.2.1. Lipozomların Yapısı 12 4.2.2. Lipozomların Sınıflandırılması 13 4.2.3. Lipozomların Hazırlanması 14 4.2.4. Lipozomların Kullanım Alanları 17 4.3. Serbest Radikaller ve Antioksidanlar 18 4.3.1. Serbest Radikaller 18 4.3.2. Serbest Radikallerin Biyolojik Etkileri 22 4.3.3. Serbest Radikallerin Hastalıklarla İlişkisi 26 4.3.4. Antioksidanlar 27 4.3.5. Antioksidanların Tedavi Amaçlı Kullanımı 29 4.4. Derinin Yapısı ve Deri Yüzeyinden Emilim 30 4.4.1. Derinin Yapısı, Fizyolojik ve Anatomik özellikleri 30 4.4.2. Deri Yüzeyinden Emilim 33 iii 5. Gereç ve Yöntem 34 5.1. Gereçler 34 5.2. Yöntemler 36 5.2.1. Süt Serumu Proteinlerinin Kromatografik Yöntemle Fraksiyonlara Ayrılması 36 5.2.2. Poliakrilamid Jel Elektroforezi ile Protein Analizi 38 5.2.3. Lowry Yöntemi ile Protein Tayini 39 5.2.4. Antioksidan Aktivite Ölçümü 40 5.2.5. Sitotoksik Aktivite Ölçümü 41 5.2.6. Süt Serumu Proteinlerinin Lipozomlanması 42 5.2.7. Lipozomlarda Yapılan İncelemeler 43 5.2.8. Süt Serumu Proteinlerini İçeren Lipozomlar ile Carbopol Jel Eldesi 43 6. Bulgular 44 6.1. Sephadex G-50 Kolon Kromatografisi 44 6.2. Antioksidan Aktivite Ölçümü 46 6.3. Sitotoksik Aktivite Ölçümü 47 6.4. Lipozom Eldesi 48 6.5. Lipozomlarda Yapılan İncelemeler 49 7. Tartışma ve Sonuç 57 8. Kaynaklar 61 9. Ekler 66 10. Özgeçmiş 7

Effects of Different Stress Conditions on Apoptosis, Proteasome Activity and Exosome Cell Death Pathways in Hepatocellular Carcinoma Cells

In both healthy cells and cancer cells a number of different cellular responses influence the progress of cancer. In this study, we have investigated the effect of stress conditions on human hepatocyte cancer cells. Different concentrations of hydrogen peroxide, quercetin and N-acetyl cysteine were used to induce the acute cell stress. We have detected apoptosis, measured proteasome activity and performed a cell death array in both treated and control cells. Treatment of human hepatocyte cancer cells with hydrogen peroxide and quercetin resulted in decreased cell viability and increased apoptosis. On the other hand, proteasome activity was increased with hydrogen peroxide treatment but decreased with quercetin. N-acetyl cysteine supported cell viability and increased proteasome activity. In conclusion, cell death related genes were affected in quite different manner following hydrogen peroxide, quercetin and N-acetyl cysteine treatments