Introduction
近年来,生物活性肽作为一种对人体健康有益的功能性物质,已经吸引了越来越多人的关注,对生物活性肽的研究已经成为科学研究的热点之一。生物活性肽是由蛋白质水解或发酵产生,在水解后,肽键被破坏,从而导致多肽和氨基酸的产生。因此,生物活性肽的体积小,渗透性好,更容易被人体吸收。
目前,生物活性肽的各种功效已被越来越多的研究所报道,包括抗癌、降血压、抗菌、降胆固醇、抗糖尿病等。然而目前对生物活性肽的研究多集中于食物衍生多肽,对于非食物衍生多肽的研究和报道较少。且之前的研究表明,与食物衍生的生物活性肽相比,非食物衍生的生物活性肽具有更高的亲和力并能有效发挥其生物活性功能。
淋巴细胞存在于动物淋巴器官和组织中,包括扁桃体、脾脏等。它们是免疫系统的中央调节细胞,由淋巴细胞构成的细胞系在免疫系统中发挥着重要功能,而大部分功能都是由淋巴因子这种小分子多肽介导的,因此,探究淋巴细胞中的多肽组分及多肽功能对于生物活性肽相关的功能性产品的开发很有意义。
本文作者以小鼠脾淋巴细胞作为研究对象,分离并鉴定LPS刺激前后的淋巴细胞中多肽组分,将LPS刺激前和刺激后的多肽与之前报道过的多肽进行分析对比,发现了6 种具有潜在DPP-IV抑制功能的新型生物活性肽,其中两种具有较好的DPP-IV抑制活性。
Results and discussion
淋巴细胞多肽的分离鉴定
从小鼠脾脏中提取LPS刺激前后的淋巴细胞后,通过流式细胞仪进行淋巴细胞纯度的测定达到98.3%,进一步进行多肽的分离,将分离后的多肽用纳升液相-Q Exactive四级杆超高分辨轨道阱质谱仪进行鉴定,PEAKS X软件搜库分析后共发现了385 种多肽,其中309 种来自LPS刺激的实验组,149 种来自对照组,有73 种多肽同时位于实验组和对照组中,结果表明,淋巴细胞经LPS刺激后,多肽数量和种类发生了很大的变化。在细胞经外界刺激后产生的免疫反应过程中,免疫细胞是通过免疫因子作用于靶细胞来完成免疫应答反应中的关键环节,而免疫因子实则就是不同种类的多肽。所以,淋巴细胞受LPS刺激后产生的新型多肽很可能具有一定的活性功能。
A. 对照组;B. 实验组。
图1 淋巴细胞经LPS刺激前后胞内多肽质谱图及数量对比
多肽生物活性预测
将发现的新肽用Peptide Ranker软件和BIOPEP进行功能活性分析,其中有6 种多肽的评分高于0.8,表明其具有很高的生物活性。而6 种多肽中具有DPP-IV的抑制活性片段是最多的,DPP-IV抑制剂是一种用于治疗II型糖尿病的药物,说明这6 种多肽可能具有一定的降血糖功能,因此,对这6 种生物活性肽进行进一步的DPP-IV抑制功能验证。
表1 BIOPEP检索的生物活性片段
六种新型生物活性肽的DPP-IV抑制活性探究
建立pNA标准曲线,构建DPP-IV抑制剂筛选模型,用该模型验证六种新型肽对于DPP-IV的抑制率。结果表明,多肽SAPRHGSLGFLPRK(IC50: (23.443 7±1.04) mg/L)和多肽SGVSLAALKKALAAAGYDVEK(IC50: (84.193 9±2.87) mg/L)表现出了更好的DPP-IV抑制潜能。
图2 六种多肽的DPP-IV抑制率曲线
进一步测定多肽SAPRHGSLGFLPRK和 多肽SGVSLAALKKALAAAGYDVEK的DPP-IV抑制类型,通过林-贝氏(Lineweaver-Burk)双倒数作图法拟合方程,对其抑制类型评估发现多肽SAPRHGSLGFLPRK的抑制类型属于竞争性抑制,其通过结合酶的活性位点来抑制酶与底物的结合;而多肽SGVSLAALKKALAAAGYDVEK的抑制类型属于非竞争性抑制,其通过其它位点与酶结合,同时不影响底物与酶的结合。多肽SAPRHGSLGFLPRK的DPP-IV抑制活性可能与其含有大量的疏水氨基酸和N末端P1位上的丙氨酸有关,同时两种多肽C末端上的赖氨酸残基也会显著提高其DPP-IV抑制活性。其中多肽SAPRHGSLGFLPRK是在经LPS刺激后发现的,这表明淋巴细胞在经外界刺激后可能会产生更具有功能活性的多肽。
图3 不同浓度多肽SAPRHGSLGFLPRK的Lineweaver-Burk图
图4 不同浓度多肽SGVSLAALKKALAAAGYDVEK的Lineweaver-Burk图
Conclusion
本研究建立了一种小鼠淋巴细胞中多肽分离鉴定方法,这其中共发现了131 种新型肽,包括LPS刺激前的多肽(45 种)和LPS刺激后的多肽(108 种),其氨基酸长度在8~30氨基酸范围内,经分析后发现细胞在经外界刺激后会产生更多具有功能活性的多肽;同时,又运用了一种用于探究DPP-IV抑制功效的模型发现两种新型多肽SAPRHGSLGFLPRK和多肽SGVSLAALKKALAAAGYDVEK均具有潜在的DPP-IV抑制功能,其IC50分别为(23.443 7±1.04) mg/L和(84.193 9±2.87) mg/L,抑制类型分别为竞争性抑制和非竞争性抑制。此外,还需进一步通过分子对接的方式探索分子结构间的相互结合,这将有助于生物活性肽相关的保健品和特医食品的开发。
作者简
第一作者简介
栾媛媛,女,现为上海交通大学农业与生物学院食品工程硕士,主要研究方向为生物活性肽的功能应用,同时参与企业重大项目研发。以第一作者发表SCI论文一篇(Food Science and Human Wellness接收 ),以第二作者发表中文核心1 篇,参与公开专利10余件,其中两件已获授权。
通信作者简介
Juan Wanga,b, Yujia Xiea, Yuanyuan Luana, Tingting Guoa, Shanshan Xiaob, Xingxing Zengb, Shaohui Zhanga,b,*
aSchool of Agriculture and Biology, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
bZhejiang Go Peptides Life Science and Healthcare Technology Co., Ltd., Wenzhou 325000, China
*Corresponding author:
E-mail: shaohuizhang@sjtu.edu.cn
The objective of this study was to isolate and identify the intracellular bioactive peptides from mouse lymphocytes before and after lipopolysaccharide (LPS) stimulation, to explore novel peptides and to research the bioactive function. Mouse spleen lymphocytes were isolated and cultured with LPS stimulation (experimental group) or not (control group) to collect intracellular peptides. Totally 385 peptides were analyzed by nanoliter liquid phase-Q Exactive quadrupole ultra-high resolution orbitrap mass spectrometer (Nano LC-Q Exactive Plus) and identified by PEAKS X software. After compared with peptides reported, 131 novel peptides were discovered, which then were predicted bioactivity by Peptide Ranker and 6 peptides with high bioactivity were predicted function by BIOPEP-UMW database. Prediction data showed that they may have dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV) inhibitory activity. Finally, two peptides showed better potent inhibition were verified with competitive and noncompetitive modes.
WANG J, XIE Y J, LUAN Y Y, et al. Identification and dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV) inhibitory activity verification of peptides from mouse lymphocytes[J]. Food Science and Human Wellness, 2022, 11(6): 1515-1526. DOI:10.1016/j.fshw.2022.06.009.
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