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IF=8.0!东北农业大学: 新型大麻蛋白降尿酸活性肽的制备、鉴定及潜在机制:从动物模型到计算机模拟

2026-10-22 20:24:36

图文来源：作者团队

新型大麻蛋白降尿酸活性肽的制备、鉴定及潜在机制：从动物模型到计算机模拟

东北农业大学：MengQi Liu (第一作者），张华英和董艳（共同通讯作者）等在期刊《Food Research International》（IF：8.0）上发表了题为“Preparation, identification and potential mechanism of novel urate-lowering active peptide from hemp protein: From animal model to computer simulation”的研究型论文。

研究背景

痛风是一种由嘌呤代谢异常引起的代谢性疾病，其生化特征为高尿酸血症（血清尿酸 > 6.8mg/dL）。长期炎症和单钠尿酸盐结晶沉积会导致关节软骨和骨骼破坏，进而发展为慢性痛风性关节炎，表现为关节畸形、僵硬和功能障碍。随着全球发病率的上升，痛风已成为重大公共卫生问题。当前的标准治疗是降尿酸疗法，目标是将血清尿酸水平控制在6.0mg/dL以下以溶解结晶并缓解症状。黄嘌呤氧化酶（XO）是尿酸生物合成中的关键酶，可将饮食中的黄嘌呤和次黄嘌呤转化为尿酸，因此是有效的治疗靶点。临床批准的XO抑制剂（如别嘌醇和非布司他）与显著的不良反应相关。由于传统药物存在不良反应风险，近年来研究重点逐渐转向开发天然食品来源的XO抑制剂。大量研究表明，从核桃、大豆等植物蛋白中通过酶解提取的生物活性肽具有显著的XO抑制活性。大麻（Cannabis sativa L.）富含必需氨基酸和非必需氨基酸，是一种未被充分利用的蛋白质来源。研究表明，大麻蛋白水解肽具有多种生物活性，如降压、抑制α-葡萄糖苷酶和抗氧化等。因此，大麻蛋白是开发降尿酸肽的有前景的来源。目前，尚未有从大麻蛋白中分离降尿酸肽的研究报道。本研究采用不同酶水解大麻蛋白，利用高尿酸血症小鼠模型验证水解产物的降尿酸活性，从中分离鉴定出潜在的降尿酸肽，并合成验证其体外活性，最后通过分子对接和分子动力学模拟进一步探索其可能的作用机制。

研究结论

本研究以中性蛋白酶、碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶分别水解大麻蛋白，通过水解度、分子量分布和体外XO抑制活性筛选出最佳酶种（中性蛋白酶），获得分子量<2 kDa的活性肽段。采用高效液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）结合非标记定量肽组学鉴定肽序列，通过分子对接（MOE软件）从124条高信号肽中筛选出15条结合能最低的候选肽，进一步经过敏原性预测（AlgPred2.0）和ADME药代预测（AdmetSAR3.0）筛选出三条非致敏、肠道吸收率较高的肽（AMRAMPDDVLAN、NNYNLPIL、KTNDNAWVSPLAG），采用固相合成法合成后验证其体外XO抑制活性。在体内实验中，将40只雄性C57BL/6小鼠分为正常组、模型组（氧嗪酸钾造模）和低、中、高三个剂量组（675、1350、2700mg/kg/d），通过腹腔注射给药15天，测定血清尿酸、肌酐、尿素氮水平，肾脏组织中的炎症因子（COX-2、TNF-α、IL-1β）及尿酸代谢关键酶（XO、ADA）活性，并进行肾脏HE病理染色。最后采用GROMACS软件进行100ns分子动力学模拟（RMSD、RMSF、SASA分析），结合分子对接结果阐明肽与XO的结合机制。

本研究首次证实中性蛋白酶水解大麻蛋白获得的<2 kDa肽段具有显著的降尿酸活性。在体外，水解产物IC₅₀为0.99 mg/mL；在体内，高剂量组（2700mg/kg/d）可使高尿酸血症小鼠血清尿酸降低48.1%（从431.63降至223.94μmol/L），肌酐降低46.9%，尿素氮降低39.2%，并显著下调肾脏中XO和ADA的活性以及COX-2、TNF-α、IL-1β等炎症因子水平，同时改善肾小管和肾小球的病理损伤。从水解物中鉴定出三条新型XO抑制肽，其中NNYNLPIL活性最强（IC₅₀= 1.34 mM）。分子对接和动力学模拟揭示，这些肽通过与XO活性口袋中的关键残基Ser876形成氢键，并与Phe1009、Glu802等残基发生π-硫相互作用和盐桥，从而阻塞底物进入通道，发挥竞争性抑制作用。该研究表明，大麻蛋白水解物及其活性肽可作为控制高尿酸血症的有前景的候选物，为开发天然来源的降尿酸功能性食品提供了理论和实验依据。未来工作将聚焦于微胶囊包埋策略以提高肽的口服生物利用度，并在动物模型中进一步验证其降尿酸疗效。

创新点

（1）首次从大麻蛋白中制备降尿酸肽：本研究首次采用中性蛋白酶水解大麻蛋白，获得具有显著XO抑制活性的水解产物（IC₅₀= 0.99±0.31mg/mL），并在高尿酸血症小鼠模型中证实其能显著降低血清尿酸、肌酐和尿素氮水平，改善肾脏病理损伤。

（2）鉴定出三条新型XO抑制肽：通过LC-MS/MS结合计算机筛选，从水解物中鉴定出三条新型降尿酸活性肽——AMRAMPDDVLAN、NNYNLPIL和KTNDNAWVSPLAG，其IC₅₀值分别为2.50mM、1.34mM和2.81mM。体外合成验证显示其活性优于已报道的金枪鱼水解肽（FH、ACECD）。

（3）揭示双重抑制机制：通过分子对接和100ns分子动力学模拟，首次阐明这些肽的抑制机制包括：与关键催化残基（如Ser876）形成氢键直接相互作用；通过π-硫相互作用和盐桥阻塞疏水底物通道，从而竞争性抑制XO活性。

（4）系统评估药代与安全性：利用AlgPred2.0和AdmetSAR3.0对候选肽进行过敏原性及ADME预测，筛选出三条非致敏、肠道吸收率较高、血浆蛋白结合率低且无CYP450抑制作用的候选肽，为其作为功能性食品或膳食补充剂的开发提供了安全性依据。

图文赏析