大鳞副泥鳅蛋白ACE抑制肽的分离纯化和鉴定

来源 :河北农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jovin_chow
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大鳞副泥鳅(Paramisgurnus dabryanus)作为一种高蛋白低脂肪的淡水鱼类,具有多种药用价值,对心血管疾病患者有辅助治疗作用。高血压是引起心血管疾病的主要因素,高血压的防治可以大大降低心血管病的死亡率和病残率,有重要的社会价值。因此,用大鳞副泥鳅蛋白制备血管紧张素转化酶(angiotensin converting enzyme,ACE)抑制肽具有重要意义。本文首先使用计算机模拟方法,评估了大鳞副泥鳅蛋白作为ACE抑制肽来源的潜力;然后,对大鳞副泥鳅蛋白进行计算机模拟蛋白酶的水解,探索不同蛋白酶组合方式可能产生的ACE抑制肽的能力;之后,使用蛋白酶制剂酶解大鳞副泥鳅蛋白,研究了复合酶解方式;最后,对大鳞副泥鳅蛋白的酶解物中的ACE抑制肽,进行了分离纯化和结构鉴定。研究所得主要结果如下:(1)计算机模拟评估了大鳞副泥鳅蛋白作为ACE抑制肽来源的潜力。首先,使用UniProt数据库查询蛋白氨基酸序列,通过氨基酸序列比对,确定了 42种大鳞副泥鳅蛋白。然后,使用BIOPEP中的计算机预测方法和工具,确定了大鳞副泥鳅蛋白中存在28种生物活性,其中ACE抑制活性是主要活性之一。然后选择ACE抑制肽产生数量、出现频率和潜在活性分别最高的基质金属蛋白酶9、β-肌动蛋白和β-防御素三种蛋白,使用Peptide和ExPASy研究理化性质,Predicted Antigenic Peptid预测其致敏性。结果表明,β-肌动蛋白和基质金属蛋白酶9是酸性蛋白,亲水性更好,同时与其他蛋白结合潜力更高;β-防御素是碱性蛋白,为疏水性蛋白,其与其他蛋白结合潜力低;但三种蛋白存在一定致敏性。同时,研究了使用胃肠道模拟消化释放的27种ACE抑制肽的一级结构、理化性质和毒性等特征。结果表明,大多数大鳞副泥鳅ACE抑制肽呈酸性且带负电荷,而少量的为碱性带正电荷;大部分为亲水肽或者疏水肽,少部分为两亲肽;大多数肽与蛋白的结合能力较好;27种ACE抑制肽均无毒性。最后,选择2种三肽GPL(Gly-Pro-Leu)和DGL(Asp-Gly-Leu)进行分子对接,结果表明,GPL与ACE活性位点S1、S2和S’1成氢键相互作用,DGL与ACE活性位点S1和S2成氢键相互作用。因此,大鳞副泥鳅蛋白是ACE抑制肽的潜在来源。(2)计算机模拟分析了大鳞副泥鳅蛋白通过酶解产生ACE抑制肽的能力。使用α-胰凝乳蛋白酶、碱性蛋白酶和脯氨酸蛋白酶3种蛋白酶,通过计算机模拟水解大鳞副泥鳅蛋白β-防御素、β-肌动蛋白和基质金属蛋白酶9,分析了不同的单一酶解和复合酶解方式下,ACE抑制肽产生数量、产生频率和ACE抑制活性。结果表明,使用脯氨酸蛋白酶和碱性蛋白酶复合酶解基质金属蛋白酶9、β-肌动蛋白和β-防御素,产生ACE抑制肽数量最多,分别为38、14和1;ACE抑制肽出现频率最高,分别为0.0569、0.0373、0.0290;ACE 抑制潜力最高,分别为 0.0338、0.0052、0.0049μM-1。脯氨酸蛋白酶和碱性蛋白酶的复合酶解大鳞副泥鳅,可以更加高效的产生ACE抑制肽。(3)蛋白酶制剂酶解大鳞副泥鳅蛋白制备ACE抑制肽的方式优化。首先,使用反相高效液相色谱法测定了大鳞副泥鳅蛋白的氨基酸组成;之后,系统考察了单一酶解方式和复合酶解方式对大鳞副泥鳅产生ACE抑制肽的影响;使用Tricine-SDS-PAGE进一步证实了不同酶解方式的水解效果。研究结果表明,大鳞副泥鳅蛋白富含疏水性氨基酸(39.823%)、支链氨基酸(18.102%)以及芳香族氨基酸(8.216%)。脯氨酸蛋白酶、α-胰凝乳蛋白酶和碱性蛋白酶单一酶解大鳞副泥鳅蛋白,酶解产物的最高ACE抑制率分别是81.01%、64.91%和87.84%,最高水解度分别为1.48%、9.04%和28.29%。选择碱性蛋白酶与脯氨酸蛋白酶联合进行分步酶解与同步酶解,两种顺序分步酶解方式得到的最高ACE抑制率分别为79.14%和78.24%,同步酶解方式得到的最高ACE抑制率为90.14%,IC50为0.491 mg/mL。因此,同步酶解方式可以产生更高活性的ACE抑制肽。(4)大鳞副泥鳅蛋白酶解物中ACE抑制肽的分离纯化和结构鉴定。使用超滤、Sephadex G-15凝胶柱层析和制备型反相高效液相色谱等分离技术,对酶解产物中的ACE抑制肽进行逐级分离纯化。结果表明,大鳞副泥鳅蛋白酶解液经超滤分离后可分为 5 个组分,分别是 PDH-Ⅰ(>10 KDa)、PDH-Ⅱ(10~5 KDa)、PDH-Ⅲ(5~3 KDa)、PDH-Ⅳ(3~1 KDa)和PDH-Ⅴ(<1 KDa)。其中,PDH-Ⅴ组分具有较强的抑制活性,其IC50值为154.70±7.35μg/mL。PDH-Ⅴ组分经Sephadex G-15凝胶层析分离后,可得到3个洗脱峰,分别为F1、F2和F3,其中,F2组分的抑制活性最强,IC50值为98.52±5.67 μg/mL;使用制备型RP-HPLC进一步将F2分成5个峰组分,其中,F2-2峰组分具有较强的抑制活性,其IC50值为17.89±3.28μg/mL。F2-2经RP-HPLC二次纯化,含有一个峰。通过LC-MS/MS质谱技术,鉴定出目标肽段的氨基酸序列为EGH(Glu-Gly-His),相对分子质量 341.2 Da;目标肽段的 IC50值为 17.89 ± 3.28 μg/mL;纯化倍数为27.47。通过抑制动力学分析,EGH是一种竞争性的ACE抑制肽。本文通过生物活性数据库分析以及计算机模拟蛋白酶酶解,证实了大鳞副泥鳅蛋白是潜在的ACE抑制肽的前体。然后对大鳞副泥鳅蛋白进行复合同步酶解,制备出较高活性的ACE抑制肽,并分离纯化,鉴定出其一级结构。研究结果为以大鳞副泥鳅蛋白为原料生产ACE抑制肽提供了一定的理论依据,为降血压功能性产品的开发奠定了基础。
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