棉籽蛋白ACE抑制肽的定量构效关系及其活性机理研究

Resent researches found that ACE inhibitory peptides can be obtained by proteolysis of several natural proteins,they attract particular attention owing to the prevention of high blood pressure and their limited side effects, which plays an important role in cardiovascular diseases. These peptides have the ability to act as angiotensin I-converting enzyme (ACE) inhibitors.However, to our knowledge, reports on ACE inhibitory peptide sequences derived form cottonseed proteins are scanty. The primary objective of this study is to prepare a peptide fraction from cottonseed proteins with high greater levels of ACE inhibitory behaviour. Moreover, sequences of ACE inhibitory peptides derived from cottonseed proteins will be analysed. The secondary objective is to build QSAR models to simulate the hydrolytic process of proteins and predict activity of ACE inhibitory peptides, so that the relationship between structure and activity can be analysed and the actual production of ACE inhibitory peptides can be guided. The third objective is to build molecular dynamic simulations, for which the molecular mechanism of the interactions of inhibitory ACE inhibitory peptide with ACE base on the crystal structure of ACE will be studied. Caco-2 cell model and Rat evered gut sac system of different intestinal section will be used for investigation of absorption characteristics and absorption mechanism of ACE inhibitory peptides. In conclusion, the results of this proposed research will set up the scientific basis to use cottonseed protein, and provide a promising study direction for ACE inhibitory peptides.

许多天然蛋白质经蛋白酶水解后能产生血管紧张素转化酶(ACE)抑制多肽，这些多肽能够通过抑制人体内的ACE活性而起到预防和治疗高血压的作用，且不产生副作用，是目前的研究热点。但是关于棉籽蛋白ACE抑制肽的研究却不多。本项目拟采用无酚棉籽粕为原料提取棉籽蛋白，利用酶水解法制备高活性的ACE抑制多肽，对分离纯化的棉籽蛋白ACE抑制肽进行序列鉴定。根据氨基酸序列建立棉籽蛋白ACE抑制肽的定量构效关系（QSAR）模型，探讨其ACE抑制机理，并模拟蛋白质的水解过程，预测多肽的ACE抑制能力。进一步以ACE的立体结构为基础，利用分子对接技术建立棉籽蛋白ACE抑制肽的作用机制模型。采用Caco-2细胞单层模型和大鼠外翻肠囊法，进一步探讨棉籽蛋白ACE抑制肽的体内吸收运转机制。为棉籽蛋白ACE抑制肽的研究提供科学依据，并为食源性ACE抑制肽的研究提供参考。

项目的背景：许多天然蛋白质经蛋白酶水解后能产生血管紧张素转化酶(ACE)抑制多肽，这些多肽能够通过抑制人体内的ACE活性而起到预防和治疗高血压的作用，且不产生副作用，是目前的研究热点。.主要研究内容：（1）棉籽蛋白ACE抑制肽的定量构效关系研究；（2）ACE抑制肽的分子对接研究；（3）棉籽蛋白ACE抑制肽定向修饰研究；（4）ACE抑制肽的小肠吸收运转机制的研究。.重要结果：（1）参照Z-scales、 VHSE和SVHEHS描述符，对各肽样本分别进行结构表征后，应用PLS方法进行ACE抑制二肽至七肽的QSAR模型。（2）建立ACE抑制肽与ACE分子受体的柔性分子对接技术，研究氨基酸位点在ACE活性中起到的作用。（3）采用类蛋白反应修饰技术提高了棉籽蛋白ACE抑制肽的活性（4）通过建立并验证Caco-2细胞模型，分析ACE抑制肽在小肠中的转运量和运转方式，研究其小肠吸收机制。.关键数据：（1）参照Z-scale描述值，用PLS方法建立二至六肽的QSAR模型；采用VHSE描述值，分别建立了三肽到七肽的QSAR模型；采用SVHEHS描述值，分别建立了四肽和五肽的QSAR模型，其R2＞0.600， Q2＞0.500，说明所建立的模型相关性好，预测能力强。（2）ACE抑制肽分别与ACE分子受体进行了柔性分子对接分析得出Glu162、Asp377、Tyr523等氨基酸残基在ACE活性位点中起到了重要作用，并且对与ACE结合形成的结合物稳定性有着明显作用。（3）对棉籽蛋白ACE抑制肽进行类蛋白反应修饰，以木瓜蛋白酶催化棉籽蛋白水解物与亮氨酸反应，修饰产物的ACE抑制率达到90.95%±0.09%。（4）分析ACE抑制肽的Caco-2细胞转运量，表观渗透系数，发现跨膜转运机制外排的，相比内吞肠道吸收效果好。.科学意义：（1）构建了ACE抑制二肽到七肽的多个QSAR模型，从氨基酸分子水平阐明氨基酸分子在与ACE作用过程中的贡献。（2）采用分子对接技术，将ACE抑制肽和ACE分子受体进行对接，可以部分地解释ACE抑制肽分子间的作用机制。（3）采用类蛋白技术修饰ACE抑制肽，提高其活性，通过Caco-2细胞模型，研究ACE抑制肽在小肠内的跨膜运转机制和吸收性，也为ACE抑制肽临床应用提供一定的理论依据与指导。