中国毛虾DPP-Ⅳ抑制肽的制备及作用效果研究

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近年来,二肽基肽酶-Ⅳ(dipeptidyl peptidase-Ⅳ,DPP-Ⅳ)抑制剂作为抗糖尿病新型药物受到越来越多的关注,食源性DPP-Ⅳ抑制肽因来源于自然界中的蛋白质,具有安全性高、有利于人体吸收和选择性降血糖等诸多优点,被作为潜在的功能性食品原料而备受关注。中国毛虾是一种高蛋白、低脂肪且符富含矿物元素的优质水产原料,毛虾蛋白质中氨基酸种类齐全且疏水性氨基酸含量丰富,是制备生物活性肽的良好来源。本文以中国毛虾为原料,首先优化酶解毛虾的工艺参数,从毛虾酶解产物中分离纯化得到DPP-Ⅳ抑制肽,探究DPP-Ⅳ抑制肽的降血糖作用机理,最后分析中国毛虾多肽在模拟消化中的稳定性。(1)以水解度、氮回收率和分子量分布为评价指标,通过最适蛋白酶的选择、单因素试验及响应面设计,最终确定酶解毛虾的参数为:酶解时间5.1 h、料液比(W/V)1:10.5 g/mL、加酶量5100 U/g。此时酶解液中的水解度最高,实际值为45.71±1.04%,与预测值相近。在最佳条件下制备中国毛虾酶解液在20mg/mL浓度时的DPP-Ⅳ抑制率为44.32±2.78%,证明本实验响应面优化可以提高中国毛虾酶解液的水解度,同时获得具有DPP-Ⅳ抑制活性的酶解产物。(2)中国毛虾酶解液经膜分离、凝胶色谱Sephadex G-15及RP-HPLC三步分离纯化后得到了活性较高的F2-3组分,使用LC-MS/MS技术对该组分进行结构鉴定,经数据库检索和结构特征对比最后筛选出YGGQFPTRPD、PALPSIPH、IFTAPQVP、PAFPHPLP 和 LGDAPGEVP 五条 DPP-Ⅳ抑制肽。(3)使用固相合成法合成DPP-Ⅳ抑制肽并通过活性验证可知,五条多肽中PALPSIPH和PAFPHPLP的DPP-Ⅳ抑制活性较高,IC50值分别达到2.68±0.06 mmol/mL和1.61±0.06 mmol/mL。随后探究DPP-Ⅳ抑制肽的抑制作用机理。酶抑制动力学结果表明,PALPSIPH和PAFPHPLP与DPP-Ⅳ的抑制作用类型分别为竞争性抑制和竞争/非竞争混合型抑制。分子对接结果表明,PAFPHPLP与DPP-Ⅳ中的Gln553残基结合形成氢键,结合能更小,表明多肽与DPP-Ⅳ的对接效果更好,对DPP-Ⅳ的抑制能力更大;PALPSIPH的对接效果次之,该多肽分别与DPP-Ⅳ的活性中心的Arg358、Try547和Ser209之间通过氢键结合。(4)使用体外模拟胃肠消化模型探究中国毛虾多肽结构和活性的稳定性。总的来说,模拟肠消化阶段对多肽结构和活性的影响均大于胃消化阶段。中国毛虾多肽在胃消化阶段的消化率小于肠消化率,说明胃部抗消化能力较好。分子量分布和紫外扫描结果也显示肠消化阶段多肽的结构改变较大。中国毛虾多肽在模拟胃消化之后其DPP-Ⅳ抑制活性和抗氧化活性均有不同程度的提高,而在肠消化阶段两种活性被大大削弱,这也印证了体外模拟肠消化过程对中国毛虾多肽的影响较大。为保护中国毛虾多肽在胃肠环境下不被改变,使用β-环糊精微胶囊和肠溶胶囊分别保护多肽,活性结果表明在本实验中使用的肠溶胶囊对中国毛虾多肽DPP-Ⅳ抑制活性和抗氧化活性的保护效果优于微胶囊。
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