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

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。

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。