FMH | 浙江工商大学宋田源副研究员课题组:大豆蛋白源新型ACE抑制肽的虚拟筛选及抑制VSMC增殖迁移的作用

Introduction

自20世纪90年代以来,大豆蛋白已被证明可延缓慢性肾脏病和心血管疾病等代谢性疾病的发病。随着质谱技术和酶解技术的发展,从大豆蛋白中提取的多种生物活性肽被发现。对人类和动物的研究一致表明,大豆成分在调节血压方面发挥着重要作用。大豆降压肽除了具有经典的ACE抑制功能外,当代研究越来越关注其对ACE2增加、血管内皮介导的血管舒张/收缩以及平滑肌细胞介导的血管重塑的作用。这一趋势表明,研究血管功能对大豆蛋白中活性抗高血压肽的探索越来越重要。随着机制分析和分析方法的不断发展,越来越多的大豆蛋白衍生肽被证实具有体外或体内血管调节作用。

浙江工商大学宋田源副研究员课题组使用了肽组学来收获高通量的肽序列,从AMDET特性出发,通过计算机预测新型降压肽WGPRL的构效关系。通过体外实验研究新型降压肽WGPRL对血管平滑肌细胞(VSMC)增殖和迁移的影响。

Results and Discussion

基于数据库和从头分析,从SPH中共获得7,977条肽序列,长度范围为2 ~ 33。大量研究表明,小活性肽较长活性肽具有更好的抗消化、易吸收、稳定性和更高的生物活性。结合不同长度肽序列的比例(图1),本研究重点分析了≤10个氨基酸组成的短肽。经统计,共鉴定出6,980个小肽。图1显示了6,980个小肽各点的氨基酸组成,并对数据进行Z-score均质化处理。如图1所示,SPH小肽的Trp(W)、Val(V)、Ala(a)、Phe(F)、Thr(T)、Glu(E)和Lys(K)含量较高。

图1 SPH短肽的特性。(A)通过高通量测序结果的肽组学分析来自SPH的6,980个短肽中每个位点的氨基酸组成。(B) SPH中6,980个短肽序列长度的分布。

利用PeptideRanker和CPPpred对6,980个小肽进行评分,以PeptideRanker评分> 0.8为阈值,筛选出1,265个具有高潜在生物活性的肽。以CPPpred评分> 0.5为阈值,共筛选出877个具有高细胞膜通透电位的生物活性肽。对两组肽序列进行交叉集匹配,得到68条小肽序列,认为其具有较高的生物活性和细胞膜通透性。68条靶肽序列由29条四肽、27条五肽、9条六肽和3条七肽组成。文中给出了68个小肽序列的质电荷比、保留时间、峰强度和分子量信息,以及每个肽序列的PeptideRanker和CPPpred评分(图2-4)。

图2 筛选得到的目标肽段的二级质谱图

图3 目标肽段的ACE抑制活性

图4 ACE抑制肽WGPRL(A)和WLRL(B)对ACE的抑制类型分析

血管平滑肌细胞表现出高度的分化特性,其分化的收缩表型证明了这一点,在正常生理条件下,它们对维持血管张力至关重要。VSMC表型的转变在再狭窄、动脉粥样硬化和高血压等多种血管病变中发挥作用。研究VSMC表型转换和增殖的潜在机制可为VSMC相关疾病的治疗提供新的靶点。因此,我们初步研究了两种新的ACE抑制肽WGPRL和WLRL对Ang II诱导的VSMC的作用(图5),结果表明Ang II导致VSMC表型向增殖表型转变,表现出恶性增殖和迁移的特征。而WGPRL和WLRL均可在一定程度上改善这一不良现象。

图5 WGPRL和WLRL可改善Ang II 诱导的VSMC过度增殖和迁移,采用划痕实验检测VSMC的迁移


Conclusion

通过多肽组学和数据库筛选工具,我们从大豆蛋白水解物中鉴定了一个新的多肽WGPRL,并首次报道了它的ACE抑制活性。高通量测序和数据库分析鉴定出5个具有代表性的活性肽单体(ALWW、WLRL、LWLP、MLLW、WGPRL和WKLPM),并进一步证实了它们的ACE抑制活性和模式。ADMET分析表明,WGPRL具有良好的HIA(肠道吸收)和水溶性,且口服毒性和肝毒性最小。使用Expasy Peptide Cutter工具对WGPRL进行胃肠道消化模拟,发现WGPRL可以被降解,释放出具有ACE抑制活性的三肽GRP。WGPRL还能抑制Ang II诱导的VSMC过度增殖和过度迁移。综上所述,研究结果表明,从大豆中提取的新型五肽WGPRL具有治疗高血压的潜力。

作者简介

第一作者

张畑钿,2022级硕士研究生,就读于浙江工商大学食品与生物工程学院,生物与医药专业。研究方向为食源性降压肽的分子机理研究。发表Food & Function一篇。

通讯作者

宋田源,副研究员,硕士生导师。博士毕业于华南理工大学,获食品科学与工程博士学位。现任职于浙江工商大学食品与生物工程学院。特医食品及生物活性肽工作委员会专家委员。国际食物营养与安全协会(IADNS)秘书。浙江省食品微生物技术研究重点实验室骨干。浙江工商大学东海食品台州研究院骨干。浙江省科技特派团队成员。中国食品科学技术学会会员、中国营养学会会员。在食品领域SCI期刊发表学术论文十余篇,担任International Journal of Food Science and Biotechnology编委、Food & Medicine Homology青年编委,Journal of Future Food (Q1, IF 5.2)青年编委,iMeta (Q1, IF 23.7)青年编委。长期担任Journal of Agricultural and Food Chemistry, Food & Function, International Journal of Functional Food、eFood、Food Frontiers等学术期刊同行审稿人。主持国家自然科学基金(2023年)、浙江省自然科学基金(2023年)、海宁市协同创新项目、浙江工商大学基本科研业务项目(2024年)等课题,参与广东省重点领域研发计划项目一项。主要研究方向:生物活性肽的健康促进作用及其分子机理研究、食源性外泌体(细胞外囊泡)、特医食品及功能性食品开发。


论文网址

https://doi.org/10.26599/FMH.2024.9420023