【摘 要】
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DPP-Ⅳ抑制剂已经成为治疗Ⅱ型糖尿病的主攻方向之一,食源性DPP-Ⅳ抑制肽也因其高安全性和有效性而备受关注。作为一种丝氨酸蛋白酶,DPP-Ⅳ酶可特异性地水解NH2端第二个含有Pro或Ala残基的肽,而羊皮胶原蛋白富含Pro,具有制备DPP-Ⅳ抑制肽的潜能,并且我国目前废弃羊皮资源浪费严重,造成了一定的环境压力。因此本论文系统地研究了羊皮胶原蛋白作为DPP-Ⅳ抑制肽前体蛋白的潜力、从羊皮中提取DP
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DPP-Ⅳ抑制剂已经成为治疗Ⅱ型糖尿病的主攻方向之一,食源性DPP-Ⅳ抑制肽也因其高安全性和有效性而备受关注。作为一种丝氨酸蛋白酶,DPP-Ⅳ酶可特异性地水解NH2端第二个含有Pro或Ala残基的肽,而羊皮胶原蛋白富含Pro,具有制备DPP-Ⅳ抑制肽的潜能,并且我国目前废弃羊皮资源浪费严重,造成了一定的环境压力。因此本论文系统地研究了羊皮胶原蛋白作为DPP-Ⅳ抑制肽前体蛋白的潜力、从羊皮中提取DPP-Ⅳ抑制活性肽的工艺、胶原肽具有DPP-Ⅳ抑制活性的原因、胃肠道消化过程对DPP-Ⅳ抑制胶原肽的降解以及如何去有效地保护活性肽。首先,使用计算机软件BIOPEP以羊皮胶原蛋白的一级结构为基础,预测其获得DPP-Ⅳ抑制肽的可能性,并结合常见蛋白酶的特异性作用位点模拟酶解羊皮胶原,比较不同蛋白酶水解羊皮胶原蛋白获得DPP-Ⅳ抑制活性肽的机率。结果表明,羊皮胶原蛋白在制备DPP-Ⅳ抑制活性肽方面具有巨大潜力,当使用Alcalase碱性蛋白酶、Neutrase中性蛋白酶和Flavorzyme风味蛋白酶等三种酶可获得更高含量的DPP-Ⅳ抑制活性肽。其次,以蛋白提取率和水解度为指标,优化了羊皮脱脂、碱解和热解工艺,进一步以水解度和分子量分布为指标,分别得到了三种蛋白酶水解羊皮胶原的最佳工艺,此时水解产物中分子量小于1 k Da的肽段占比在39.83%~80.4%之间。通过体外和细胞两种手段,评价三种酶解羊皮胶原肽的DPP-Ⅳ抑制活性,其中Flavorzyme酶解胶原肽的DPP-Ⅳ抑制活性低于Alcalase和Neutrase酶解胶原肽,它们的IC50分别为49.52 mg/m L,26.02 mg/m L和20.66 mg/m L。为进一步了解胶原肽中具有DPP-Ⅳ抑制活性优势肽段的组成,使用液相色谱质谱联用技术分析不同酶解胶原肽的肽段,并结合BIOPEP和Expasy Prot Param软件预测肽段的DPP-Ⅳ抑制活性和半衰期等性质。以预测DPP-Ⅳ抑制活性大于0.5为标准,筛选出的DPP-Ⅳ抑制活性优势肽段分布在7肽~10肽之间。根据预测活性对筛选的优势肽段由高到低排序,选取其中预测活性最高且相对含量最高的4条肽段进行合成及活性验证,并采用酶动力学和分子模拟对接探索DPP-Ⅳ抑制活性的机理。结果表明:GPAGPIGPV、GPAGPOGFPG显示较高的DPP-Ⅳ抑制活性,其IC50为84.19和67.12μM;GVVGLPG、GIOGVGPF的IC50为178.51和125.42μM。GVVGLPG、GIOGVGPF未与DPP-Ⅳ的活性位点结合,其对DPP-Ⅳ的抑制属于非竞争性抑制;GPAGPIGPV、GPAGPOGFPG可与DPP-Ⅳ的活性位点结合,其对DPP-Ⅳ的抑制属于竞争性和非竞争性相结合的抑制。由于活性肽在胃肠道消化中易被消化酶降解,因此进一步采用Standard法模拟DPP-Ⅳ抑制活性肽在胃肠道消化过程中的活性变化。结果显示模拟消化后胶原肽的DPP-Ⅳ抑制活性均有所下降(15%~50%左右),肠道内消化带来的寡肽含量的下降(18%~30%左右)以及游离氨基酸含量的增加(30%左右)或许是导致这一结果的主要原因,同时对Alcalase、Neutrase和Flavorzyme三种酶解胶原肽模拟消化前后的肽段组成进行主成分分析,结果发现经胃肠道消化后各样本之间的差异减小,且主要在胃阶段被降解。为提高胶原肽对胃肠道消化的耐受性,使用肠溶胶囊对胶原肽进行保护,进一步的模拟消化实验结果显示:肠溶胶囊对具有DPP-Ⅳ抑制活性的胶原肽保护效果显著,活性提高10%~20%左右。
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