海藻酸钠寡糖作用靶点钓取体系的构建及其用于降血糖靶蛋白识别的基础研究

Previous studies showed that oligosaccharides have a role in regulating blood sugar, but their hypoglycemic related multiple targets are unclear. An effective strategy is needed to rapidly discover their multi-targets. Therefore, the project is to use alginate oligosaccharides (AOS) as an research object, aiming at designing a new system to confirm multi-target of AOS and to explore rules in live animals and cells. The main contents are: (1) based on chemical biological pathways, AOS is marked by molecular probe forming AOS-BFG; (2) the AOS-BFG and poly lysine fluorescent nano ball (S-F-PLys) are crosslinked, forming a new system (AOS-BFG/S-F-Plys), and its hypoglycemic activity and safety are evaluated; (3) The AOS-BFG/S-F-Plys is employed in living animals and cells to achieve information on the AOS’s localization and corresponding targets “fishing” data, and the corresponding target proteins are further enriched and identificated. A variety of techniques are used to analyze the interaction between target proteins and the AOS, the promising targets are confirmed according to their action mode and strength. The results provide basic research data for structure design and recognition of target proteins of hypoglycemic effect of oligosaccharides, which helps to clarify the hypoglycemic mechanism of oligosaccharides and to develop functional foods of oligosaccharides.

前期研究发现寡糖具有调节血糖作用，但与其降血糖相关的作用靶点尚不明确。目前正缺乏一种能迅速发现寡糖多重作用靶点的有效方法。因此，本项目以海藻酸钠寡糖（AOS）为研究对象，设计其作用靶点钓取体系，并探索其在活体动物和细胞层面的作用规律。主要研究内容有：（1）从化学生物学途径出发，对AOS进行分子探针标记；（2）将标记的AOS与聚赖氨酸荧光纳米球（S-F-PLys）交联，得到新体系（AOS-BFG/S-F-Plys），并对其降血糖活性和安全性进行评价；（3）观察AOS-BFG/S-F-Plys在活体动物和组织细胞定位成像信息及对应的靶点垂钓数据，富集并鉴定其对应的靶蛋白；通过多种技术分析靶蛋白与AOS之间的相互作用，根据它们的作用方式和强度来确定其作用靶点。本项目能够积累寡糖结构设计及其降糖靶蛋白识别方面的基础研究数据，有利于寡糖降血糖分子机制理论体系的完善，为新型寡糖功能食品的研发奠定基础。

寡糖具有调节血糖作用，本项目以海藻酸钠为基材，探索海藻酸钠寡糖降血糖的作用靶点，通过研究海藻酸钠与其他多糖、蛋白质的结合物的性能和相互作用方式、强度来评估其相互作用关系，构建海藻酸钠寡糖降糖靶蛋白识别体系并寻找海藻酸钠寡糖降血糖的作用靶点；利用超声技术处理蛋白质和制备乳液，考察蛋白质性能变化和乳液稳定性，预估乳液对人体的安全性和营养作用。研究结果如下：探究海藻酸钠-壳聚糖水凝胶和海藻酸钠-果胶水凝胶的凝胶溶胀和质构性能，在模拟人体胃肠道环境中，两种凝胶在较低pH值下溶胀率较低，在中性环境下溶胀率较高，有较好的pH值敏感性，说明海藻酸钠与两种多糖的相互作用关系和强度均相同。将海藻酸钠添加到乳清分离蛋白溶液中并对其稳定性进行考察，发现海藻酸钠可以增加乳清分离蛋白复合溶液的稳定性且海藻酸钠与蛋白的最佳质量比为3:2.5，据此评估蛋白分子与海藻酸钠结合时可能的相互作用靶点数量关系。研究发现适当强度超声处理可以增强鹰嘴豆蛋白、肾豆蛋白的乳化活性；超声可以增强用人乳脂肪（HMF）类似物形成的乳液的稳定性；超声处理对蛋白、乳液的微观结构均有影响，其与海藻酸钠寡糖的作用关系发生改变。考察了低能乳化法制备的γ-谷维素纳米乳液，鱼油/γ-谷维素纳米乳液，含辛烯基琥珀酸酐改性淀粉（OSAS）和磷脂酰胆碱纳米乳液的稳定性，发现部分乳液对某些食品的理化性质和感官特性有积极影响，且对人体有较好的营养价值，是海藻酸钠寡糖活性组分靶向输送的较好参照体系。研究结果为海藻酸钠寡糖作用靶点确认平台技术构建、阐释活性寡聚糖的核心结构与其作用靶点的关系积累了基础研究数据， 对保障人体膳食健康和开发海藻酸钠寡聚糖的功能食品具有重要意义。