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本文通过对收集的血管紧张素转化酶肽类抑制剂的结构信息的分析,得到了结构活性关系模型。通过此模型对蛋白质模拟酶解产物进行活性估计,预测出具有较高活性的酶解模式。并通过实验得到具有较高活性的酶解模式与预测相同。本实验初步验证了基于结构信息的酶解制备ACEIP的方法是可行的。这种方法为酶解制备生物活性肽提供了一些新的思路。
1.从ACEIP的结构信息出发,研究出分子总能量(E 总)、分子最高占有轨道能量(E<,HOMO>)、分子前线轨道能量差(E<,HOMO-LOMO>)、分子体积(V分)与抑制率有着明显的相关关系,得到了血管紧张素转化酶抑制肽的结构活性关系模型:lglC<,50>=2.726+0.006E总-0.216E<,HOMO-0.068E<,HOMO-LOMO-0.003V<,分>>。该模型具有较好的稳定性和较强的预测能力。同时模型还表明ACEIP分子最高占有轨道能量对活性的影响最大,与ACE抑制活性成jF相关的关系。
2.根据对结构活性关系模型的分析,结合不同氨基酸的结构信息,推测当端肽氨基酸为精氨酸(Arg)、色氨酸(TrP)、亮氨酸(Leu)、酪氨酸(Tyr)、赖氨酸(Lys)和苯丙氨酸(Phe)时,对ACE的抑制效果会较好。参考不同内切蛋白酶的酶解特性,选择胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶,以牛乳酪蛋白为实验底物进行进行模拟酶解实验。实验在在线软件:Peptide-Cutter上完成(http://www.expasy.org/tools/peptidecutter)。利用QSAR方程对模拟酶解产物活性进行预测。结果表明,利用胃蛋白酶酶解产物活性最高,IC<,50>=0.71mg/mL,其次是胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶解产物,活性分别为1.21和1.59mg/mL。
3.为了验证理论分析结果,选用胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶进行控制酶解制备ACEIP。以酶解产物的ACE抑制率为指标进行实验,结果表明采用胃蛋白酶酶解2h可以得到最高抑制率(IC<,50>)为0.8mg/mL的肽;采用胰蛋白酶酶解4h可以得到最高抑制率(IC<,50>)为1.53mg/mL的肽的肽;采用胰凝乳蛋白酶酶解1.5h时可以得到最高抑制率(IC<,50>)为1.7mg/mL的肽。从ACE抑制率考虑,实验结果和模拟酶解结果基本一致,理论预测和实际实验值最大只相差0.29。同时,胃蛋白酶酶解液中含量最高的氨基酸为谷氨酸、酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸,分别占到含量的22.65%、10.55%、10.34%和8.57%。胰蛋白酶酶解液中含量较高的几种氨基酸则为酪氨酸、赖氨酸、色氨酸和异亮氨酸,含量分别占到14.54%、14%、11.7%和11.69%。胰凝乳蛋白酶酶解液中则是苯丙氨酸、赖氨酸、色氨酸和缬氨酸所占比例较高,含量所占百分比分别为26.413%、15.71%、13.65%和10.24%。同时,三种蛋白酶酶解产物中疏水性氨基酸含量都很高,占到整个含量的一半以上。胃蛋白酶酶解产物中酸性氨基酸含量较高,而胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶酶解产物中碱性氨基酸含量较高。芳香族氨基酸含量以胰凝乳蛋白酶酶解产物最多,占到42.51%。
4.采用凝胶色谱分析各酶在酶解过程中的肽分子量分布后发现,酶解过程中分子量的变化总的呈现大分子肽特别是10000Da以上分子量不断减少,而小分子量肽尤其是3000Da以下的肽不断增加的规律。比较不同酶酶解过程中肽分子量的变化和对应的ACE抑制率的关系后发现,酶解产物中ACE抑制率较高的样品肽分子量分布大部分都集中在3000Da以下。