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热处理小豆蛋白水解物中新型胰腺脂肪酶和胆固醇酯酶抑制肽的鉴定及分子结合机制

期刊:Food ChemistryDOI:10.1016/j.foodchem.2023.138129

这篇文档属于类型a,即报告了一项原创研究。以下是对该研究的学术报告:

主要作者及研究机构
该研究的主要作者包括Qingyu Zhao、Yimeng Fan、Liangxing Zhao、Yiqing Zhu、Yuanrong Jiang、Jie Gu、Yong Xue、Zhihui Hao和Qun Shen。他们分别来自中国农业大学食品科学与营养工程学院、国家食品工业(青稞深加工)技术创新中心、中国农业大学兽医学院以及丰益(上海)生物技术研发中心有限公司。该研究于2023年12月2日在线发表在《Food Chemistry》期刊上,文章编号为138129。

学术背景
该研究的主要科学领域是食品化学,特别是从植物蛋白中提取生物活性肽及其在抗肥胖方面的应用。近年来,高脂饮食和不健康的生活方式导致全球肥胖率显著上升,肥胖已成为全球性的健康问题。胰腺脂肪酶(pancreatic lipase, PL)和胆固醇酯酶(cholesterol esterase, CE)是调控脂质代谢的关键酶,抑制它们的活性可以有效减少脂肪的吸收,从而预防和治疗肥胖。然而,目前关于红小豆(adzuki bean)蛋白水解物对PL和CE的抑制作用及其分子机制的研究较少。因此,该研究旨在从热处理的红小豆蛋白水解物中筛选出具有PL和CE抑制活性的多肽,并阐明其分子结合机制。

研究流程
研究主要包括以下几个步骤:
1. 红小豆蛋白水解物的制备:从红小豆中提取蛋白质,经过热处理后,使用胃蛋白酶和胰酶进行体外模拟胃肠道消化,制备红小豆蛋白水解物(HAPH)。
2. 水解度的测定:通过紫外-可见分光光度法测定HAPH的水解度,结果显示水解度为19.69%。
3. SDS-PAGE分析:通过SDS-PAGE分析热处理红小豆蛋白及其水解物的分子量分布,确认蛋白质被降解为较小的肽段。
4. 超滤分离:将HAPH通过超滤膜分离为<3 kDa、3-10 kDa和>10 kDa三个分子量区段,并测定各组分对PL和CE的抑制活性。
5. 氨基酸组成分析:使用高效液相色谱法(HPLC)分析HAPH及其超滤组分的氨基酸组成,发现 kDa组分中疏水性氨基酸比例较高。
6. 多肽序列鉴定:通过纳米液相色谱-串联质谱(nano-LC-MS/MS)技术对 kDa组分进行多肽序列鉴定,筛选出潜在的抗肥胖多肽。
7. 虚拟筛选和分子对接:使用Dock 6.9软件对筛选出的多肽进行虚拟筛选和分子对接,预测其与PL和CE的结合机制。
8. 多肽合成及活性验证:通过固相合成法合成筛选出的多肽,并测定其对PL和CE的抑制活性,验证其抗肥胖潜力。
9. 多肽功能预测:使用Biopep-UWM数据库预测多肽的潜在生物活性,并评估其毒性、致癌性、等电点、亲疏水性等理化性质。

主要结果
1. HAPH的制备及表征:热处理和酶解成功将红小豆蛋白降解为较小的肽段, kDa组分显示出最高的PL和CE抑制活性。
2. 氨基酸组成分析: kDa组分中疏水性氨基酸比例较高,这可能与其较强的抗肥胖活性有关。
3. 多肽序列鉴定:通过质谱分析,筛选出五个潜在的抗肥胖多肽:LLGGLDSSLLPH、FDTGSSFYNKPAG、IWVGGSGMDM、YLQGFGKNIL和IFNNDPNNHP。
4. 分子对接结果:分子对接表明,这些多肽通过与PL和CE的催化位点或底物结合位点形成氢键、疏水相互作用、盐桥和π-π堆积,从而抑制酶活性。其中,IFNNDPNNHP显示出最强的生物活性。
5. 多肽活性验证:合成多肽的体外实验显示,IFNNDPNNHP对PL和CE的抑制率分别为62.60%和38.48%,验证了其抗肥胖潜力。
6. 功能预测:所有多肽均无毒性和致癌性,部分多肽具有抗炎和抗高血压的潜在生物活性。

结论
该研究首次从热处理的红小豆蛋白水解物中筛选出五个具有PL和CE抑制活性的抗肥胖多肽,并通过分子对接阐明了其作用机制。这些多肽通过与PL和CE的催化位点或底物结合位点结合,抑制酶的活性,从而减少脂肪的吸收。研究结果为红小豆肽在抗肥胖功能性食品和药物开发中的应用提供了理论依据和技术支持。

研究亮点
1. 首次从红小豆蛋白水解物中筛选出抗肥胖多肽:该研究首次鉴定了五个具有PL和CE抑制活性的多肽,为红小豆肽的开发提供了新方向。
2. 分子对接揭示多肽的作用机制:通过分子对接,详细阐明了多肽与PL和CE的结合机制,为后续研究提供了重要参考。
3. 多肽的潜在生物活性:除了抗肥胖活性,部分多肽还具有抗炎和抗高血压的潜力,显示出其在多功能食品开发中的应用前景。

其他有价值的内容
该研究还探讨了多肽的理化性质,如等电点、亲疏水性和稳定性,为多肽的进一步开发和应用提供了重要信息。此外,研究还指出了分子对接的局限性,如刚性对接方法可能导致部分多肽活性预测不准确,为未来研究提供了改进方向。

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