南美白对虾虾头蛋白源二肽基肽酶Ⅳ(DPP-Ⅳ)抑制肽的研究

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chaorenwangzi
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糖尿病作为一种以高血糖为特征的世界性疾病备受关注,长期高血糖将会导致对人体肾脏、心脑血管、神经等造成较大危害。相关研究表明,目前全球已有超过4亿人被诊断患有糖尿病,同时,根据国际糖尿病联盟(IDF)的预测,到2045年全球糖尿病患者将增加到约7亿人次,糖尿病已成为21世纪全球面临的重大健康问题和严重阻碍社会发展的疾病之一。目前针对糖尿病的治疗方式主要为改变生活方式与口服一些降血糖药物,如二甲双胍,西格列汀等,这类人工合成药物在短时间类能有效的降低人体的血糖,但糖尿病作为一种终身性疾病,长期服用这类药物将很难达到预期的效果并且还会加速人体其它并发症的发病机率,因此,目前的研究重点在于寻找更简单、更有效的抗糖尿病方法,例如通过调节糖尿病的分子靶点,包括调节α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶与二肽基肽酶IV(DPP-IV)的活性,其中,DPP-IV被认为是治疗糖尿病的最佳靶点。以食品蛋白为原料所制备出的DPP-IV抑制肽具有副作用低、高效、来源广泛等优点已成为近年来抗糖尿病领域的研究热点。南美白对虾是全球虾类养殖的主要品种之一,生物量较大。南美白对虾虾头约占整虾质量的2/5,大部分用于饲料生产或废弃物处理,极大地降低了其生物利用率和造成了资源浪费。南美白对虾虾头中蛋白质含量较高,约占69.06%(干基),且富含氨基酸17种,是DPP-IV抑制肽的潜在资源。本文通过酶解法从南美白对虾虾头蛋白中制备DPP-IV抑制肽,并对其分离纯化、作用机理、体内外活性评价以及稳定性进行研究。1.采用蛋白酶水解法来制备南美白对虾虾头多肽溶液,以DPP-IV抑制率为首要指标,使用五种常见的食品级蛋白酶分别对虾头进行酶解筛选最适合蛋白酶,经试验发现动物蛋白酶为最适合的蛋白酶。在选用动物蛋白酶酶解基础上,以加酶质量比、酶解时间及料液比三个因素分别进行单因素实验,然后,在单因素基础上采用响应面法对这三个因素条件继续进行优化,结果表明,最佳酶解工艺参数为:酶解时间4.2小时,加酶量3%,料液比1:8.81(W/V),在此条件下DPP-IV抑制率为63.59±2.26%(20mg/m L);同时,探究了不同的蛋白酶在相同的条件下酶解虾头后酶解液的水解度大小和分子量分布情况,结果表明水解度和分子量分布对DPP-IV抑制率无直接影响。2.使用DPP-IV抑制筛选试剂盒(荧光底物法)测定对二肽基肽酶IV的抑制率或半抑制浓度(IC50)为评价指标,采用分子量大小为5000Da、3000Da及1000Da的超滤膜对最佳酶解工艺条件下的酶解液进行膜分离,其中小于1000Da的组份(P4)显示出最高的DPP-IV抑制率;将小于1000Da的组份进行Sep Hadex G-15(1.6 cm×50 cm)凝胶色谱分离,共分离出5各组份(P4-1,P4-2,P4-3,P4-4,P4-5),经测定组份P4-1具有最小半抑制浓度;将P4-1组份进行反向高效液相色谱进一步分离纯化,共分离出6个组份(P4-1-1,P4-1-2,……P4-1-6),经测定结果表明组份P4-1-6具有最小半抑制浓度,故将P4-1-6组份进行LC-MS/MS多肽序列鉴定,共鉴定出多肽序列85条,经筛选后4条多肽(YPGE,VPW,HPLY,YATP)的DPP-IV半抑制浓度较佳,分别为40.90±2.76μM、174.781±5.08μM、461.89±3.23μM、475.33±6.24μM。3.运用分子对接方法考察YPGE、VPW、HPLY和YATP 4条DPP-IV抑制肽与DPP-IV的相互作用,建立YPGE-DPP-IV、VPW-DPP-IV、HPLY-DPP-IV和YATP-DPP-IV的3D模型,结果表明它们对接方式主要为氢键和疏水键,其中YPGE与DPP-IV的对接结合能分数最低,对接效果最佳;通过体外消化模拟其在肠胃中的稳定性,结果表明这四条多肽在模拟过程中相对活性均高于90%,能在消化过程中保持较高的活性;通过改变温度和p H值来探究四条多肽的热稳定性和耐酸碱性,结果表明这四条多肽在25-121℃环境下均能保持相对活性高于90%,在p H范围值为1-10的环境下活性变化较小。4.通过对糖尿病小鼠灌胃小于1KDa的组份来评价制备的DPP-IV抑制肽的体内降血糖活性效果。高剂量组(800mg/kg)在治疗四周期间对糖尿病小鼠的进食量、体重、空腹血糖值、葡萄糖耐量、胰岛素耐量、脏器指数和血清中GLP-1的含量较模型组有较明显的改善效果,结果表明虾头蛋白肽高剂量组对糖尿病小鼠DPP-IV具有较好的抑制效果。
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