坛紫菜多肽的分离纯化及其抗肿瘤活性研究

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为了制备得到坛紫菜抗肿瘤多肽,本文分别采用反复冻融法和反复冻融与超声波破碎结合法提取坛紫菜蛋白,对比两种方法下的蛋白质提取率。继而采用木瓜蛋白酶、胰蛋白酶和胃蛋白酶分别对提取的粗蛋白进行酶解,分别建立三种酶的响应面数学模型。通过超滤和凝胶色谱层析对酶解得到的多肽进行分离纯化,以MTT比色法评价各多肽组份的体外抗肿瘤活性,筛选得到活性较好的多肽组份,采用质谱技术得到多肽序列,进行合成并测定其抗肿瘤活性及初步探讨合成肽的抗肿瘤机制。本文的主要研究成果如下:(1)采用反复冻融法和反复冻融与超声波破碎结合法提取坛紫菜蛋白,蛋白提取率分别是25.58%和40.39%,蛋白质含量分别是40.75%和48.66%。由此可见,反复冻融结合超声波破碎法更优。(2)分别建立三种酶的响应面数学模型,以水解度为响应值,以pH、温度、酶底比[E/S]为因子。其中木瓜蛋白酶水解最佳条件为:pH值7.02,温度61.4℃,酶底比[E/S]3%,在该条件下的水解度是50.28%;胰蛋白酶水解最佳条件为:pH值8.44,温度44.52℃,酶底比[E/S]3%,在该条件下的水解度是34.26%;胃蛋白酶水解最佳条件为:p H值2.06,温度37.4℃,酶底比[E/S]2%,在该条件下的水解度是8.09%。(3)将木瓜蛋白酶、胰蛋白酶和胃蛋白酶的水解物超滤,共得11个组份,分别标记为P>10 K、P5-10 K、P0-3 K、T>10 K、T5-10 K、T3-5 K、T0-3 K、S>10 K、S5-10 K、S3-5 K和S0-3 K,1 mg/mL时测定其对MCF-7、HepG-2、SGC-7901、A549和HT-29的抗肿瘤活性。其中,P>10 K对HepG-2和SGC-7901的抑制率接近100%,对A549的抑制率也达到82.33%。P5-10 K对MCF-7和HT-29的抑制率较高,分别是88.56%和92.77%。P0-3 K对MCF-7、HepG-2和HT-29的抑制率接近100%,对A549的抑制率达到了68.52%。T>10 K对MCF-7和SGC-7901的抑制率分别是98.1%和88.83%。T5-10 K对MCF-7和SGC-7901的抑制率分别是96.81%和91%。T3-5 K对A549的抑制率为72.41%。T0-3 K对MCF-7、A549和HT-29的抑制作用分别达到74.44%,77.06%和77.52%。S>10 K对MCF-7、HepG-2、SGC-7901和HT-29的抑制率分别是98.65%、99.67%、98.28%和87.91%。S5-10 K、S3-5 K和S0-3 K对五种肿瘤细胞的活性整体不佳。鉴于活性和分子量的综合考虑,将P0-3 K和T0-3K进行下一步分离纯化。(4)P0-3 K经Sephadex G-15凝胶柱层析得到组份P1、P2和P3。其中,P2对MCF-7和HepG-2的抑制作用很强,其IC50值分别是63.64μg/mL和59.09μg/mL,且500μg/mL时对LO2抑制率是29.7%。P3对HepG-2和A549有较好的抑制作用,其IC50值分别是209.09μg/mL和272.67μg/mL,且500μg/mL时对正常肝细胞LO2抑制率是16.77%。阳性对照5-氟尿嘧啶对MCF-7、HepG-2和A549的IC50值分别是195.45μg/mL、122.72μg/mL和201.79μg/mL。通过MALDI-TOF/TOF-MS对P2进行鉴定,其中m/z=1846.8613的多肽,氨基酸序列为QTDDNHSNVLWAGFSR,其合成肽对HepG-2的抑制率较高,IC50值是271.63μg/mL。(5)T0-3 K经Sephadex G-15凝胶柱层析后得到T1、T2、T3和T4四个组份。其中,T1对MCF-7、HepG-2、SGC-7901和A549的抑制作用较好,其IC50值分别是280.28μg/mL、316.95μg/mL、285.18μg/mL和191.61μg/mL,500μg/mL时对LO2抑制率是12.2%。T2对MCF-7和HT-29的活性较好,IC50值分别是281.71μg/mL和206.44μg/mL,500μg/mL时对LO2抑制率是25.7%。T3对HT-29的活性较好,IC50值是231.92μg/mL,500μg/mL时对LO2抑制率是20.24%。阳性对照5-氟尿嘧啶对MCF-7、HepG-2、SGC-7901、A549和HT-29的IC50值分别是195.45μg/mL、122.72μg/mL、226.25μg/mL、201.79μg/mL和413μg/mL。通过MALDI-TOF/TOF-MS对T1进行鉴定,其中m/z=1280.676和m/z=1677.879这两条多肽的序列分别为VPGTPKNLDSPR和MPAPSCALPRSVVPPR。VPGTPKNLDSPR的合成肽对MCF-7和HepG-2的抑制作用较强,其IC50值分别是200.97μg/mL和276.85μg/mL。MPAPSCALPRSVVPPR的合成肽对五种肿瘤细胞有一定的抑制作用,但整体不如VPGTPKNLDSPR合成肽的活性显著。(6)采用流式细胞术初步探讨合成肽VPGTPKNLDSPR对MCF-7的抗肿瘤机制。在125μg/mL、250μg/mL、500μg/mL浓度梯度内,PI单染法结果表明G0/G1期的细胞比例呈逐渐增大的趋势,细胞阻滞在G0/G1期。Annexin V-FITC/PI双染法结果表明,细胞早期凋亡数量呈增大趋势。细胞凋亡总数由对照组的1.2%上升到7.2%、16.1%和19.2%,合成肽VPGTPKNLDSPR通过诱导细胞凋亡来抑制肿瘤细胞的增殖。
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