论文荐读

超声辅助酶提取技术对驼皮源胶原蛋白降解及其活性肽的影响

作者：

何静1，史睿1 ，吉日木图1, 2*

单位：

1．内蒙古农业大学 食品科学与工程学院

2．中国-蒙古国生物高分子应用“一带一路”联合实验室

基金项目：

内蒙古农业大学高层次人才引进科研启动项目（NDYB2019-26）；国家重点研发计划项目（2020YFE0203300）

摘要&关键词

摘要：该研究基于模拟胃肠道消化，采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳、粒径分布、液相色谱-串联质谱表征超声辅助酶法提取和传统酶法提取获得的胶原蛋白水解特征。进一步结合分子对接虚拟筛选具有结合潜力的活性肽并探讨其与靶蛋白的结合位点及作用方式。结果表明，超声辅助酶提取技术能促进驼皮胶原蛋白的降解，其肽段的分子质量集中在500~1 500 Da。经过虚拟筛选技术确定超声辅助酶法提取技术能够产生更多潜在的活性肽段，以血管紧张素转化酶（angiotensin converting enzyme，ACE）抑制为主。基于分子对接技术获得可能最具潜力的ACE抑制肽LSFLF，该肽通过与ACE活性部位的关键氨基酸残基形成分子间相互作用而产生抑制作用。该研究结果可为驼皮深加工与活性肽的鉴定和制备提供新思路。

关键词：超声辅助酶法；驼皮胶原蛋白；胃肠道消化；虚拟筛选

主要结论

本研究以不同方法提取法获得的驼皮胶原蛋白为研究对象，通过体外模拟胃肠消化获得更贴近人体真正消化产物的胶原蛋白多肽，并采用计算机模拟法探究其生物活性，以期为功能活性肽的开发及骆驼皮副产物的转化利用提供理论依据。

经过超声波处理后含有的多肽数量更多，说明超声波可使胶原蛋白结构更加松散，促进水解，使其在消化后可得到更多数量的多肽。由图1所示，PSC和UPSC组经过胃肠消化后多肽的分子质量主要集中在500~2 000 Da间，尤其在1 000~1 500 Da间数量最多，分别为47和62。此外本研究结果显示，在UPSC组鉴定出<500 Da的多肽数量更多，表明经过超声处理后，胶原蛋白可释放出大量的短肽。

图1  UPSC和PSC不同分子质量下的肽段数量

Fig. 1  The number of peptides under different molecular weights of PSC and UPSC

通过ADMET好生物活性预测，发现5条潜在具有ACE抑制作用的肽段。基于分子对接技术进一步虚拟筛选发现，超声辅助酶法获得的肽段LSFLF可能具有较高潜力ACE抑制作用，其主要通过与氨基酸残基形成氢键进行抑制ACE的活性。本研究虚拟筛选得到的3个寡肽均能嵌入ACE的活性口袋中，均能与ACE活性部位的关键氨基酸残基形成分子间相互作用而产生抑制作用。如图2所示，与ACE的结合中，LSFLF与Glu384A，Ala356A，Asn66A， Ser516A，Tyr62A，Arg124A形成氢键作用，同时可与Trp357形成π-π键作用，使其在ACE的活性部位空腔中更为稳定的结合。

A-3D图；B-2D图

图2  LSFLF与ACE相互作用3D图和2D图

Fig 2  3D and 2D diagram of the interaction between ACE and LSFLF

综上，该研究结果证实超声辅助酶提取技术能促进驼皮胶原蛋白质降解，可能释放生物活性多肽，该结果为驼皮深度开发活性肽的高价值利用提供理论参考。

团队介绍

团队负责人

吉日木图，男，蒙古族，内蒙古农业大学教授，博士研究生导师，兼任中蒙生物高分子应用联合实验室主任，中国畜牧业协会骆驼分会理事长、内蒙古中哈骆驼研究院院长。主要从事骆驼基因组和骆驼产品开发方面的科研工作。先后主持“国家重点研发计划项目”、“国家国际科技合作专项项目”、“国家自然科学基金项目”、“内蒙古自治区科技重大专项”、“内蒙古自治区科技计划项目”等20余项。在Nature communications、 Communications Biology、Molecular Ecology Resources、LWT-food science and technology等国内外学术期刊上发表100余篇，获得8项发明专利，参与10余项骆驼产品标准制定。主编出版《骆驼产品与生物技术》等论著和教材10余本。被授予“内蒙古自治区草原英才”荣誉称号，获得“俄罗斯农业部自然科学奖”和 “蒙古国骆驼科技贡献奖”等奖项。

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