菜籽源活性小肽的锌（II）螯合作用及其定量构效关系研究

Zinc (II) chelating peptide (ZCP) can react with Zn2+ further producing zinc complexes of the peptide by chelating capacity in standard conditions. ZCP is also regarded as a kind of novel carrier for microelement supplements and is attracting the attention of researchers. Some amino acids in ZCP, such as Asp+Asn, Glu+Gln, His, Cys, Lys and Arg, have been proved to contribute to metal chelating activity of bioactive peptides, while other critical properties of two and three dimensional (2D and 3D) structures of ZCP have not been seriously considered to illustrate their possible effects. To address this issue, our previous researches have been done to obtain small bioactive peptides with zinc chelating activity by IMAC-Zn2+ separation, and further to generate databases of the structures and the activities. This research, which is based on strategies of bioinformatics and peptidomics, and applies computer assisted approaches of quantitative structure-activity relationship (QSAR), emphatically studies two-terminal position numbering (TTPN), amino acid descriptors and statistical approaches, to generate the QSAR model. Therefore, results are to systematically illustrate special sites of ZCP and to predict zinc chelating activity of small peptide sequences from Brassica napus after in silico digestion. The findings may be useful in richening the theory of metal chelating peptides from natural proteins, and providing theoretical foundation for novel microelement agents.

锌（II）螯合肽是Zn2+离子的配位体，它可以做为新型微量元素补充剂的载体，也是当前关注的研究热点之一。以往研究只初步证实一些特征氨基酸对肽的金属螯合活性的影响，忽视了肽序列中重要的2D和3D结构信息的可能作用。在发现该问题的前提下，本研究通过前期对菜籽蛋白水解物进行IMAC-Zn2+亲和层析，并获取部分活性小肽结构序列的基础上，进一步完善锌（II）螯合小肽的样本数据，构建样本数据库；运用肽组学和生物信息学研究思维，采用计算机辅助的定量构效关系建模工具，重点考察两端排序法（TTPN）预处理算法以及综合考虑多种氨基酸描述子和统计方法，从而构建活性小肽的结构与锌（II）螯合活性之间的关系模型，用于系统地揭示锌（II）螯合肽结构中特征活性位点的作用及实现其螯合活性的预测功能。预期研究结果将有助于丰富天然金属螯合肽研究领域的基础理论体系，同时为新型微量元素补充剂的研发提供理论参考。

锌（II）螯合肽是Zn2+离子的配位体，它可以做为新型微量元素补充剂的载体，也是当前关注的研究热点之一。以往研究只初步证实一些特征氨基酸对肽的金属螯合活性的影响，忽视了肽序列中重要的2D和3D结构信息的可能作用。在发现该问题的前提下，本研究通过对碱性蛋白酶和胃肠酶两类菜籽蛋白水解物进行IMAC-Zn(II)亲和层析和HPLC-MS/MS序列鉴定，结合序列替换法，获取锌螯合小肽结构库，运用微型化的锌试剂-96孔板法，检测锌螯合活性，构建具有88条小肽样本的数据库；运用肽组学和生物信息学研究思维，采用计算机辅助的定量构效关系建模工具，考察序列相同和序列不同，重点运用两端排序法（TTPN）预处理算法，综合考虑18种氨基酸描述子，优化选择偏最小二乘法统计方法，构建活性小肽的结构与锌（II）螯合活性之间的关系模型3个，其中FASGAI描述子都具有显著的适应性，并指出多肽各位置上氨基酸残基的立体属性会影响其螯合活性以及Cys的重要作用，针对三肽来说，R2=0.8225，Q2=0.5818，RMSEE=0.1628，Q2ext=0.6760，RMSEP=0.2499，氨基酸位置对三肽锌螯合活性的影响力为N3> N2> N1。针对TTPN预处理的56条小肽来说，R2=0.8273，Q2=0.6022，RMSEE=0.1686，Q2ext=0.7172，RMSEP=0.2558，多肽序列中的氨基酸位置对多肽锌螯合活性的影响力为C3>N3>C1>N1>N2>C2。针对TTPN预处理的88条小肽来说，R2=0.8664，Q2=0.7595，RMSEE=0.1522，Q2ext=0.8979，RMSEP=0.2042，并具有最优的模型预测效果。研究成果有助于丰富天然金属螯合肽研究领域的基础理论体系，推动GB 14880-2012中营养强化锌的开发，有力拓展小肽-锌的应用范围。