| 期刊 | 《Nutrients》 |
| 文章标题 | |
| 影响因子 | 5.8 |
| 客户单位 | 陕西师范大学食品工程与营养科学学院 |
| 引用卡梅德生物产品/服务 | 卡梅德生物为该研究提供多肽文库筛选、活性肽段定向合成及相关多肽技术服务,助力实现科研成果转化。 |
在高血压治疗中,长期使用合成药物易引发咳嗽、肾损伤等副作用,食品来源的天然血管紧张素转化酶抑制肽因此而备受关注。核桃榨油后的副产物核桃粕蛋白含量高,但大多被当作废料处理。
2022年,发表在《Nutrients》上的一项研究采用系统化多肽文库筛选策略,从核桃谷蛋白-1水解产物中鉴定出两种新型ACE抑制肽,并对其作用机制、体内降压效果和加工稳定性进行了完整的分析。
本研究涉及的多肽文库筛选、活性肽段定向合成及相关多肽技术服务均由卡梅德生物提供专业技术支持。
1. 超滤分级:快速缩小目标肽库的范围

图1 超滤组分活性对比
研究的第一步是对复杂的核桃谷蛋白水解物进行初步分级。利用不同分子量截留膜进行超滤后,三个组分的ACE抑制活性对比显示:分子量小于3 kDa的组分活性最高,远超过未分级的水解物和分子量更大的组分。
这一步是是高效肽库筛选的关键。小分子肽段更容易进入ACE的活性结合位点,将筛选范围集中在小分子肽段区域,可以显著提升后续分离提纯的效率。超滤是各类从天然蛋白质中寻找活性肽的最高效方式,这一结果也证实了领域内的共识:活性肽通常存在于小分子多肽文库当中。
2. 凝胶过滤:进一步精制活性肽库

图2 凝胶过滤亚组分活性
将活性最高的<3 kDa组分通过Sephadex G-15凝胶柱,得到四个亚组分。其中B2亚组的抑制率飙升至84%以上,远高于原始水解物。
凝胶过滤根据分子大小差异分离,这一步的价值在于进一步排除干扰性肽段,让活性肽库更加“纯净”。研究者在此阶段已经可以确信,高活性成分集中在B2中。这也提示,在多肽筛选实践中,多步骤正交分离策略往往比单步纯化更可靠。
3. 反相高效液相色谱:锁定并鉴定出两条活性肽

图3 反相色谱锁定活性肽
经过前两步纯化,B2组分仍需采用精度更高的分离方式。在反相高效液相色谱的洗脱曲线中,科研人员采集了十个核心组分并对比其抑制活性,数据显示P5(VERGRRITSV)和P8(FVIEPNITPA)的活性显著优于其他样本,二者半抑制浓度均处于6.3~6.8μM 范围,抑制效果十分突出。
这是整个定制肽库开发流程中最关键的一步。只有经过高分辨率分离,才能从成百上千条肽中精准锁定真正的效应分子。
4. 分子对接:氢键网络是强效抑制的核心

图4 分子对接氢键网络
VERGRRITSV和FVIEPNITPA与ACE蛋白的分子对接结果以三维和二维图形式呈现:两条肽分别与ACE活性口袋中的多个氨基酸残基形成大量氢键和盐桥,结合自由能低至-14.99 kcal/mol和-14.69 kcal/mol。
如此低的结合自由能回答了“为什么这两条肽活性这么高”。强氢键网络使肽与ACE形成稳定的复合物,阻碍ACE催化血管紧张素I转化为血管紧张素II。分子对接不仅验证了实验数据,还为后续的理性多肽筛选提供了结构模板,可以基于该结合模式设计更多具有类似氢键特征的候选肽。
5. 动物实验:体内降压效果显著且持久
图5 动物体内降压效果
在自发性高血压大鼠模型中,单次口服给药后2小时内收缩压明显下降,高剂量组效果可持续8小时。连续4周给药后,治疗组的收缩压和舒张压均得到有效控制,效果与阳性药卡托普利相当。
多种多肽在体外具备较强抑制作用,但口服后易被消化酶破坏、无法被人体有效吸收。而这两种多肽在体内可产生明确的降压作用,具备良好的口服吸收效果,意味着从肽库中筛选出的候选分子已经跨越了最重要的“体内有效”门槛。
6. 机制探索:多靶点调节优于单靶点药物

图6 多靶点调节血压机制
血清中多个与血压调节相关的指标检测结果显示:两条肽不仅能降低ACE、血管紧张素II、醛固酮水平,还能下调缩血管因子内皮素-1,同时上调舒血管因子一氧化氮。
这些数据揭示了天然肽的独特优势。合成ACE抑制剂主要作用于ACE本身,而这两条肽同时影响了肾素-血管紧张素系统和激肽系统,具有多靶点调节特性。这种更全面的调节机制,可能是其降压效果持久且副作用更低的潜在原因。这也提示,未来的多肽筛选不应只盯着ACE抑制率一个指标,还应关注对血管内皮功能的整体影响。
7. 稳定性评估:具备实际应用的基本素质

图7 肽的加工稳定性评估
综合测试表明:两条肽在模拟胃肠消化后仍保持70%以上活性;在60°C以下、pH 2-10范围内稳定;低浓度盐糖不影响活性;但需避免高浓度Zn2+、Fe2+及过热处理。
一个肽即使活性再高,如果无法耐受食品加工或胃肠道环境,也难以走向应用。VERGRRITSV和FVIEPNITPA具备较好的加工稳定性和抗消化能力,这意味着它们可以作为功能性配料添加到饮料、乳制品或保健食品中。
这项研究完整展示了“从副产物中挖掘高价值活性肽”的技术路径,从核桃粕肽库中精准锁定两条新型ACE抑制肽;进而通过分子对接阐明机制,动物实验验证疗效,稳定性评估确认应用潜力。
在整个研发链条中,高质量的肽库合成与定制肽库构建是起点,也是决定成败的基础。卡梅德生物作为专业的多肽服务提供商,可提供从常规肽库筛选到大规模肽库合成的全流程支持,包括七肽文库、环七肽文库、十二肽文库等,更有肽库试剂盒产品帮助科研人员和企业加速从候选分子到功能产品的转化。
Wang J, Wang G, Zhang Y, Zhang R, Zhang Y. Novel Angiotensin-Converting Enzyme Inhibitory Peptides Identified from Walnut Glutelin-1 Hydrolysates: Molecular Interaction, Stability, and Antihypertensive Effects. Nutrients. 2021 Dec 29;14(1):151.
1.从核桃粕中挖掘ACE抑制肽的核心价值是什么?
核桃粕作为核桃榨油后的副产物,其蛋白含量丰富却常被当作废料处理,造成资源浪费。而长期使用合成降压药物易引发多种副作用,天然来源的ACE抑制肽因安全性高、副作用小,成为高血压治疗领域的研究热点。从核桃粕中挖掘ACE抑制肽,既能实现农业副产物的高值化利用,降低资源浪费,又能为高血压治疗提供新型天然候选物质,填补天然ACE抑制肽食品来源的市场空白,同时契合绿色环保与健康产业的发展需求,具备显著的经济和社会效益。
2. 多肽筛选中多步骤正交分离策略的优势体现在哪些方面?
逐步缩小筛选范围,提升筛选效率。天然蛋白质水解物成分复杂,单一步骤难以精准锁定目标活性肽,多步骤分离可从复杂体系中逐步筛选出活性集中的组分,减少后续鉴定的工作量,提升整体研发效率。
提高活性肽纯度,排除干扰因素。不同分离步骤依据不同分离原理,可层层排除杂肽、游离氨基酸等干扰成分,使目标活性肽库更加纯净,确保后续活性检测和鉴定结果的准确性。
增强筛选可靠性,降低研发风险。多步骤正交分离可相互验证,避免单步分离可能出现的偏差,确保筛选出的活性肽具备稳定的活性,为后续机制研究和应用开发奠定坚实基础。
3. 反相高效液相色谱在活性肽鉴定中的核心作用是什么?
反相高效液相色谱是活性肽鉴定过程中不可或缺的关键步骤,其核心作用在于实现高分辨率分离,精准锁定具有高活性的目标肽段。经过前期粗分离和精制后的肽库组分,仍包含多种肽段,难以直接确定效应分子。反相高效液相色谱依据肽段疏水性的差异进行分离,结合梯度洗脱技术,可将混合肽段逐一分离,再通过活性检测对比,从成百上千条肽段中精准筛选出活性最优的肽段。该技术的高分辨率的特点,能有效避免杂肽干扰,确保鉴定出的活性肽具有明确的效应性,为后续分子机制研究和活性验证提供精准的研究对象。
4. 天然ACE抑制肽多靶点调节的优势具体体现在哪些方面?
降压效果更持久,调节更全面。天然ACE抑制肽不仅作用于ACE本身,还能同时调节与血压相关的多个靶点,涵盖肾素-血管紧张素系统和激肽系统,实现多维度血压调节,相比单靶点合成药物,降压效果更持久稳定。
副作用更低,安全性更高。单靶点合成药物长期使用易引发针对性副作用,而多靶点调节可减少对单一系统的过度干预,降低不良反应发生风险,契合天然活性物质安全、温和的优势。
保护血管功能,兼具辅助调理作用。多靶点调节不仅能降低血压,还能改善血管内皮功能,平衡缩血管与舒血管因子水平,对心血管系统起到一定的保护作用,具备更广泛的健康价值。
5. 专业多肽技术支持对活性肽研发的重要性体现在哪些方面?
保障研发起点的科学性,降低研发风险。高质量的肽库合成与定制是活性肽研发的基础,专业技术支持可确保肽库的质量和多样性,为后续筛选提供充足且优质的研究对象,避免因肽库质量问题导致研发失败。
提升研发效率,缩短转化周期。专业技术支持可提供全流程的研发服务,涵盖肽库筛选、活性肽段定向合成等关键环节,凭借成熟的技术体系减少研发过程中的试错成本,加速候选分子向实际产品的转化。
确保研究的专业性和规范性,提升成果质量。专业技术团队可提供标准化的实验操作和技术指导,确保筛选、鉴定、验证等各个环节的科学性和规范性,保障研究成果的可靠性和可重复性,为后续产业化应用提供有力支撑。
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