当前位置:首页>农业>中国农业大学工程学院:血管紧张素转换酶抑制肽的相互作用机制:五种小麦面筋衍生肽的分子对接及分子动力学模拟研究

中国农业大学工程学院:血管紧张素转换酶抑制肽的相互作用机制:五种小麦面筋衍生肽的分子对接及分子动力学模拟研究

  • 2026-10-11 07:10:34
中国农业大学工程学院:血管紧张素转换酶抑制肽的相互作用机制:五种小麦面筋衍生肽的分子对接及分子动力学模拟研究

图文来源:作者团队

血管紧张素转换酶抑制肽的相互作用机制:五种小麦面筋衍生肽的分子对接及分子动力学模拟研究

中国农业大学工程学院农业生物质回收与增值工程实验室:Wenying Liu(第一作者),韩鲁佳教授和谷瑞增教授(通讯作者)等在期刊《European Food Research and Technology》(IF:3.7)上发表了题为“Interaction mechanisms of ACE inhibitory peptides: molecular docking and molecular dynamics simulation studies on five wheat gluten derived peptides”的研究型论文。

01
研究背景

高血压是心血管疾病中最常见的类型,它不仅会导致心脏病,还会引发肾衰竭、中风、失明甚至痴呆。因此,高血压已成为人类死亡和残疾的主要原因[1]。高血压通常伴随着高发病率、高致残率和高死亡率,以及低知晓率、控制率和治疗率。这表明高血压的预防和治疗工作具有艰巨性。高血压的成因多样且复杂,血管紧张素I转换酶(ACE)的调节功能是其中的主要因素之一。目前,尽管临床治疗高血压所使用的药物已显示出令人满意的降压效果,但长期使用可能会导致诸多不良反应。相反,由食物蛋白质衍生的生物活性肽具有高度的安全性,并已成为现代营养和食品科学研究的焦点,代表着极具前景的功能性物质,近年来受到了广泛关注。目前,人们已从不同食品蛋白质的酶解产物中分离出多种抑制性肽。这一发现为人类充分利用蛋白质资源提供了新的机遇和挑战,从而能够生产出更符合人类健康需求的优质产品。

与它们在父蛋白中的非活性形式不同,生物活性肽可以在肠道中通过消化或蛋白酶水解而被释放并激活。目前的研究主要集中在ACE作为降压肽的目标上,因为ACE抑制是肽调节肾素-血管紧张素系统(RAS)的主要机制。在动物和人类的众多体内研究中已证明,从食物中衍生的各种肽能够通过抑制 ACE 有效地降低血压。然而,ACE 抑制肽应用中面临的一个重大挑战在于缺乏关于ACE与其抑制剂之间相互作用的全面结构信息。利用计算机模拟技术来预测和识别源自食物蛋白质的具有生物活性的肽是一种可行的方法。通过对肽结构及其与 ACE 的相互作用进行分析,在线和离线计算工具能够对这些肽进行预测和分析。通过使用先进的计算机模拟工具,这种方法在模拟ACE与肽的结合机制方面既经济又快速。在营养保健品研究领域,计算机模拟工具在识别ACE抑制肽方面已崭露头角。这些方法在模拟ACE与肽的结合机制方面具有成本效益和速度优势,从而有助于营养保健品领域的研究和发现。

02
研究方法与结论

在我们之前的研究中,从小麦面筋中成功分离并鉴定出了五个短肽:丙氨酰-脯氨酸-丝氨酸-酪氨酸(APSY)、亮氨酸-缬氨酸-丝氨酸(LVS)、亮氨酸-酪氨酸(LY)、精氨酸-甘氨酸-甘氨酸-酪氨酸(RGGY)以及酪氨酸-谷氨酰胺(YQ)。为了更好地理解这些源自小麦面筋的 ACE 抑制肽的抑制活性,有必要探究这些ACE抑制肽如何通过其作用机制来发挥其活性。本研究的目的是探究这些ACE抑制肽的相互作用机制。在本次研究中,测定了五个源自小麦面筋的肽(APSY、LVS、LY、RGGY和YQ)的ACE抑制活性。随后,采用分子对接技术来研究这些ACE抑制肽与靶蛋白ACE之间的相互作用和结合模式。基于分子对接的结果,进行了100纳秒的分子动力学模拟,以探索ACE抑制肽与ACE在水溶液中形成的复合物的结构变化。研究人员对ACE抑制肽与ACE之间的结合稳定性进行了长时间的检测,从而揭示了这些肽与ACE之间的相互作用机制。

对五种源自小麦面筋的肽(即 APSY、LVS、LY、RGGY和 YQ)的血管紧张素转换酶(ACE)抑制活性进行了研究,这些肽表现出出色的ACE抑制活性。在已鉴定的肽中,LY对ACE的抑制作用最强。分子对接分析表明,这些肽通过与活性位点口袋中的残基形成的多重键和疏水相互作用来抑制 ACE。与S1咽喉(TYR-523、ALA-354和GLU-384)和S2咽喉(HIS-353、HIS-513、GLN-281和TYR-520)的相互作用产生了显著的影响。分子动力学模拟揭示了这五种肽与ACE形成稳定的复合物。RMSD、SASA、RMSF、Rg和FEL图表描绘了ACE-肽复合物内部稳定度、灵活性和紧凑度的变化。肽与ACE的结合亲和力主要受静电相互作用、范德华相互作用和非极性溶剂化能的影响。然而,进一步的研究,特别是涉及模拟胃肠道消化的研究,是必不可少的。这些发现为设计和开发具有强大抑制血管紧张素转换酶作用的肽提供了可靠且合理的理论基础。源自小麦蛋白的肽,如APSY、LVS、LY、RGGY和YQ等,有望成为治疗高血压相关疾病的潜在功能性食品成分。

03
创新点

对五种源自小麦面筋的肽(分别是 Ala-Pro-Ser-Tyr(APSY)、Leu-Val-Ser(LVS)、Leu-Tyr(LY)、Arg-Gly-Gly-Tyr(RGGY)和 Tyr-Gln(YQ))的血管紧张素 I 转换酶(ACE)抑制活性进行了研究,结果表明这些肽对ACE具有出色的抑制作用。其中,LY的抑制活性最强。分子对接分析显示,这些肽通过形成多个键并与活性位点口袋中的残基(特别是 S1(TYR-523、ALA-354、GLU-384)和S2(HIS-353、HIS-513、GLN-281、TYR-520)口袋中的残基)进行疏水相互作用来抑制ACE。分子动力学模拟进一步证实了这些肽与ACE形成稳定的复合物。RMSD、SASA、RMSF、Rg 和FEL图表提供了关于 ACE-肽复合物稳定度、灵活性和紧凑度变化的见解。肽与ACE之间的结合亲和力主要受静电和范德华相互作用以及非极性溶剂化能的影响,表明具有很强的结合能力。这些研究结果阐明了这些血管紧张素转换酶抑制肽与血管紧张素转换酶活性位点相互作用的分子机制,为高血压治疗药物的研发提供了理论依据。

04
图文赏析

原文链接:

https://doi.org/10.1007/s00217-024-04526-8

(如需原文文章,可以扫描下方二维码添加科研小助领取)

翻译:何梦影

编辑:科研小助

审核:杨静

专家指导:张康逸

供稿团队:小麦绿色精深加工与功能性食品创制创新团队

免责声明:本平台推送文章,仅供学术交流,本平台不主张原文的版权,如有侵权,请联系删除。文献解读如有疏漏之处,我们深表歉意,请作者团队及时联系我们,我们会在第一时间进行修改或撤稿重发,感谢您的谅解

最新文章

随机文章