珍珠蚌肉水解產(chǎn)物中抗氧化肽的抗氧化機(jī)制詳解

任何進(jìn)行有氧呼吸的生物體都會(huì)產(chǎn)生自由基^[1]。抗氧化防御系統(tǒng)在清除活性氧(ROS)和防止細(xì)胞損傷方面起著重要作用。ROS過(guò)量會(huì)導(dǎo)致氧化損傷，引發(fā)DNA、RNA、膜脂等生物分子的氧化，進(jìn)而引起機(jī)體紊亂，導(dǎo)致機(jī)體早衰或癌癥、動(dòng)脈粥樣硬化、糖尿病等疾病^[2]。因此，需要攝入足夠的抗氧化劑來(lái)預(yù)防或減緩ROS和自由基引起的氧化應(yīng)激。雖然丁基羥基甲苯(BHT)、叔丁基對(duì)苯二酚(TBHQ)和丁基羥基異醇(BHA)等抗氧化劑可以降低食物中自由基的水平，但它們對(duì)人體健康有潛在毒性^[3,4]。近年來(lái)，從動(dòng)物、植物或微生物等天然來(lái)源中提取具有抗氧化特性的多肽^[5]等作為抗氧化劑已成為研究熱點(diǎn)。越來(lái)越多的研究表明，通過(guò)酶法水解食源性蛋白可制備具有抗氧化活性的生物活性肽^[3]，既能保證生物活性，又具有公認(rèn)的營(yíng)養(yǎng)特性。

本期推送為大家介紹一篇對(duì)馬氏珍珠 (Pinctada martensii)蚌肉水解液中新型抗氧化肽的鑒定與抗氧化特性的研究。研究發(fā)現(xiàn)抗氧化肽具有良好的細(xì)胞抗氧化活性(CAA)，在AAPH誘導(dǎo)的氧化損傷模型中，抗氧化肽顯著提高了HepG2細(xì)胞的活力。從分子對(duì)接的抗氧化機(jī)制來(lái)看，抗氧化肽與自由基(DPPH和ABTS)、抗氧化酶(CAT和SOD)和抗氧化通道蛋白(Keap1)緊密結(jié)合，表明抗氧化肽具有多重抗氧化活性。多肽鑒定質(zhì)譜數(shù)據(jù)用PEAKS^®️ Studio進(jìn)行分析。

（圖文摘要）

抗氧化肽提取與抗氧化活性研究

 

圖2 低分子量多肽分離

抗氧化活性肽序列鑒定與理化性質(zhì)

表1 質(zhì)譜鑒定潛在的抗氧化肽

抗氧化肽對(duì)細(xì)胞抗氧化活性（CAA）的影響

圖3 抗氧化肽對(duì)HepG2細(xì)胞抗氧化活性的評(píng)價(jià)

圖4 抗氧化肽對(duì)損傷細(xì)胞的保護(hù)作用
 

如圖5所示，AAPH損傷組SOD、CAT含量極顯著低于對(duì)照組(p < 0.01)。在50%細(xì)胞活力模型中，0.2 mg/mL抗氧化肽SPSSS、SGTAV和NSAA分別使CAT活性從60.10%提高到103.62%、93.06%和82.53%，SOD活性從79.44%提高到95.12%、95.70%和95.96%。在80%細(xì)胞活力模型中，0.2 mg/mL抗氧化肽SPSSS、SGTAV和NSAA使CAT活性分別從74.45%提高到107.88%、98.96%和102.04%，SOD活性分別從86.25%提高到131.86%、131.24%和125.07%。其中，抗氧化肽SPSSS對(duì)CAT活性的增強(qiáng)效果最好。同時(shí)，抗氧化肽SPSSS、SGTAV、NSVAA可使細(xì)胞SOD活性恢復(fù)到正常水平。

圖5 抗氧化肽AAPH損傷細(xì)胞中抗氧化酶的影響作簡(jiǎn)介
 

抗氧化機(jī)制的分子對(duì)接模擬

前述實(shí)驗(yàn)表明SPSSS、SGTAV和NSAA表現(xiàn)出良好的化學(xué)和細(xì)胞抗氧化能力，但其分子機(jī)制尚不清楚。因此，本研究通過(guò)預(yù)測(cè)抗氧化肽與自由基(DPPH和ABTS)、抗氧化酶(CAT和SOD)以及抗氧化相關(guān)蛋白(Keap1)的相互作用，探討了抗氧化肽的分子機(jī)制。

與DPPH和ABTS自由基的分子對(duì)接結(jié)果如圖6所示，SPSSS、SGTAV和NSAA的氨基酸殘基與自由基形成氫鍵或疏水相互作用，可能在自由基清除活性中起重要作用。

圖6 抗氧化肽與自由基結(jié)合模擬
 

與抗氧化酶CAT的對(duì)接位點(diǎn)HIS193、GLN441、THR444、VAL449與相關(guān)報(bào)道^[9]一致（圖7左），與SOD的作用位點(diǎn)VAL7、ASN51、VAL146與相關(guān)報(bào)道一致^[10]（圖7右）。表明抗氧化肽與SOD和CAT結(jié)合，具有保護(hù)或增強(qiáng)抗氧化酶活性的作用。

圖7 抗氧化肽與抗氧化劑的結(jié)合模擬

 

Keap1是細(xì)胞氧化應(yīng)激反應(yīng)的主要調(diào)控因子，與Nrf2結(jié)合形成的Keap1-Nrf2/ARE信號(hào)通路是機(jī)體抵抗氧化損傷的重要防御系統(tǒng)。它可以調(diào)節(jié)抗氧化酶(如SOD和CAT)的表達(dá)，也是預(yù)防癌癥或糖尿病等慢性疾病、呼吸系統(tǒng)疾病和神經(jīng)退行性疾病的重要靶點(diǎn)。與Keap1分子對(duì)接結(jié)果如圖8所示，作用位點(diǎn)TYR334、SER363、ASN382、SER383、ASN387、ARG415、TYR572、PHE577與相關(guān)報(bào)道中Keap1的結(jié)合位點(diǎn)一致^[11,12] 。

圖8 抗氧化肽與抗氧化蛋白的結(jié)合模擬

總結(jié)

綜上所述，從珍珠蚌肉酶解物中可以分離得到良好的抗氧化肽，其中SPSSS、SGTAV和NSAA可能通過(guò)清除自由基、提高抗氧化酶活性、調(diào)節(jié)Keap1-Nrf2通路等方式發(fā)揮抗氧化作用。雖然多肽的結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，但在多肽的應(yīng)用中需要考慮多肽的加工穩(wěn)定性和胃腸道消化吸收。因此，珍珠蚌肉的抗氧化肽能否在生物體的胃腸道消化中保持良好的生物活性還有待進(jìn)一步研究。必要時(shí)，可以利用多肽包埋技術(shù)和遞送系統(tǒng)的構(gòu)建來(lái)保護(hù)目標(biāo)多肽的活性。未來(lái)，抗氧化肽有望成為新型功能食品、化妝品和醫(yī)療產(chǎn)品的原料之一。
原文鏈接：https://www.mdpi.com/1420-3049/28/2/864

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