核桃多肽及多酚对乙酰胆碱酯酶抑制作用研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:doudouhuijia
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阿尔兹海默症(AD)是老年人群中常见的中枢神经系统退行性病症。随着世界老年人口的急速增长,AD患病人数也迅速增加,为老年人的日常生活带来不便。目前,临床治疗AD的药物主要为乙酰胆碱酯酶抑制剂(ACh EI),此类药物虽能有效延缓病情进展,提高患者的生活质量,但存在肝毒性,消化道不良反应等副作用。因此,从食源性天然动植物资源中开发低成本、安全性高的生物活性成分用于阿尔兹海默症的预防和改善变得尤为重要。核桃粕是核桃榨油后的副产物,富含蛋白质和多酚类化合物等营养功能成分。但由于目前国内核桃及核桃副产物精深加工的局限性,大部分核桃粕被直接丢弃或作为廉价饲料出售,造成资源严重浪费。因此,本论文以核桃粕为研究对象,在优化出高ACh E抑制活性的核桃蛋白肽制备工艺的基础上,系统研究了核桃种皮多酚对核桃蛋白结构、功能特性、酶解效率及生物活性的影响,并进一步探讨了核桃多肽和多酚及其交互作用对乙酰胆碱酯酶(ACh E)的抑制机制,为开发出具有改善记忆功效的功能食品,提高核桃粕附加值及相关蛋白资源的综合利用提供理论和方法指导。(1)本文以低温脱脂核桃粕为原料,首先采用碱溶酸沉工艺提取核桃蛋白(Walnut Protein,WP),再以蛋白回收率、水解度和乙酰胆碱酯酶(ACh E)抑制活性为评价指标,在单因素实验的基础上进行响应面优化实验,优化出高ACh E抑制活性的核桃蛋白肽制备工艺:Alcalase 2.4L添加量为0.75%(酶/底物蛋白,w/w),木瓜蛋白酶添加量为0.35%(酶/底物蛋白,w/w),液料比为8:1,酶解温度为55℃,酶解时间为21 h。在此条件下制得核桃肽的蛋白回收率达到73.51%,水解度为19.50%,ACh E抑制率高达43.09%(蛋白浓度10 mg/m L)。(2)对比分析了脱皮/未脱皮核桃蛋白的结构、功能特性、酶解特性及酶解产物的生物活性差异。红外光谱和圆二色谱检测结果表明,核桃蛋白(WP)的α-螺旋结构含量为13.17%,而脱皮核桃蛋白(Peeled Walnut Protein,PWP)的α-螺旋结构含量为15.12%,WP部分α-螺旋结构转化为β-折叠,β-转角和无规则卷曲;相较于WP,PWP的Asp、Ser、Arg、Phe、和Pro等氨基酸的含量更低,而Glu和Leu等氨基酸的含量更高;与WP相比,PWP的溶解度高出7.1%;相较于未脱皮核桃蛋白酶解产物(Walnut Protein Hydrolysates,WPH),脱皮核桃蛋白酶解产物(Peeled Walnut Protein Hydrolysates,PWPH)的蛋白回收率和水解度分别高出6.56%和4.57%,但ACh E抑制活性稍低5.55%。结果证实了核桃种皮多酚的存在对核桃蛋白的结构、功能特性、酶解特性及酶解产物的生物活性均具显著影响。(3)采用UPLC-ESI-Q-TOF-MS/MS对PWPH中多肽序列进行分析,结合de novo手动测序共获得119条多肽,通过Uniprot蛋白质数据库匹配,并结合Peptide Ranker活性和分子对接模拟对鉴定出来的119条多肽序列进行虚拟筛选,基于Peptide Ranker评分及Vina评分,选取4条多肽进行化学合成,并进行活性验证,进一步探讨多肽与多酚及其交互作用对ACh E的抑制作用机制。结果表明Phe-Gln、Phe-Arg、Ser-Phe及Leu-Arg等4条多肽的ACh E抑制活性IC50值分别为112.70μmol/L、134.71μmol/L、161.09μmol/L和203.91μmol/L。分子对接分析表明,4条多肽与ACh E主要由疏水相互作用和氢键驱动发生结合,其中Phe-Gln与ACh E中氨基酸残基形成了4个π-π共轭键和2个氢键发生相互作用。此外,选取了核桃种皮中含量较高的4种多酚(标准品)进行体外ACh E活性研究,结果发现绿原酸、没食子酸、槲皮素和儿茶素的ACh E抑制活性IC50值分别为42.84μmol/L、57.69μmol/L、68.54μmol/L和77.11μmol/L。分子对接结果显示,4种多酚与ACh E也主要由疏水相互作用和氢键驱动发生结合,其中绿原酸与ACh E中氨基酸残基形成了4个π-π共轭相互作用和2个氢键相互作用。联用指数(CI)表明Phe-Gln与绿原酸产生交互作用对ACh E抑制活性表现出明显的协同增强作用,并计算出发挥强协同作用最佳摩尔比为4:1,通过对混合物ACh E抑制活性验证,证实了低剂量绿原酸可显著增强Phe-Gln的AChE抑制活性。
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