生物活性肽功能和作用研究进展
730
预防医学情报杂志2009年9月第25卷第9期 JPrevMedIn,fSep 2009,Vol 25,No 9
综述
生物活性肽功能和作用研究进展
王兴涌,范华,李栋
1
2
2
[关键词] 生物活性肽;蛋白质
[中图分类号] R915 [文献标识码] A [文章编号] 1006-4028(2009)09-0730-04 肽是氨基酸通过肽键连接而成的化合物,既是蛋白质的结构片段,氨基酸的有机合成物,也是蛋白质的水解产物,是机体组织细胞的基本组成部分。生物活性肽(bioactivepeptides)是指对生物体的生命活动有益或具有生理作用的肽类化合物。相对于蛋白质,活性肽分子小,但生物活性高,少量肽就能发挥非常重要作用。自从1975年Hughes等从猪脑中分离得到具有吗啡活性的小肽以来,人们已经从动物、植物和微生物中分离得到多种多样的生物活性肽,这些生物活性肽具有多种生理功能,如降血压、调节血糖、降血脂、抑制病毒及抗癌作用等,因此在生物医学及保健食品等领域有广阔的应用前景
[1,2]
的药物。小肽的吸收是逆浓度梯度进行的,其转运系统可能有3种:第1种是依赖氢离子浓度或钙离子浓度的主动转运过程,需要消耗ATP,这种转运方式在缺氧或添加代谢抑制剂的情况下被抑制;第2种是具有pH依赖性的非耗能性钠离子/氢离子交换转运系统;第3种是谷胱甘肽(GSH)转运系统,由于谷胱甘肽在生物膜内具有抗氧化的作用,因而GSH转运系统可能具有特殊的生理意义,但目前其机制尚不清楚
[3]
。
肽的构型在运转过程中起决定性作用。!肽的运转只能以小的二肽和三肽的形式进行;∀肽的氨基酸组成也影响其吸收;#氨基酸位于N端还是C端也是影响肽吸收的一个重要因素。当赖氨酸位于N端与组氨酸构成二肽时,要比它位于C端吸收快,而它在C端与谷氨酸构成二肽时,吸收速度更迅速。
小肽与游离氨基酸的吸收相比,具有以下特点:!两者的吸收是完全不同的独立机制;∀小肽中氨基酸残基的吸收速度大于相应游离氨基酸的吸收速度;#肽的吸收可以避免氨基酸之间的吸收竞争。2 生物活性肽的生理功能
2 1 抗高血压活性 血管紧张素转化酶(ACE)在血压调节过程中起着非常重要的作用。人体的肾脏可以分泌肾素,作用于血管紧张素释放出无活性的血管紧张素&。ACE可以从无活性的血管紧张素&的C-末端水解掉2个氨基酸,形成有活性的血管紧张素∋。血管紧张素∋是已知最强的缩血管物之一,可以导致血管收缩,引发高血压。同时ACE可水解血管舒缓激肽使其失活,而血管舒缓激肽可以舒张ACE。
1 生物活性肽的吸收机制和特点
过去的观点认为,蛋白质进入机体后,最终被分解为游离氨基酸才能被吸收,而近年的研究证实,消化道可以完整的吸收小肽,小肠内存在一个寡肽的吸收通道,因此生物活性肽可以直接被人体吸收,从而发挥生物学作用。血液循环中肽类的来源主要有以下几种方式:!消化道吸收;∀机体合成;#体蛋白分解;∃肠外营养方式,如皮下、肌肉、静脉注射含二肽的氨基酸溶液;%服用具有肽类结构
基金来源:山东省自然科学基金资助项目(Y2006C104);山
东省医药卫生科技发展计划项目(2007HW028)
作者单位:
1 山东省泰安市泰山区人民医院 (山东 泰安 271016)
2 泰山医学院流行病学研究所
作者简介:王兴涌,男,讲师,预防医学专业
预防医学情报杂志2009年9月第25卷第9期 JPrevMedIn,fSep 2009,Vol 25,No 9
[4]
731
体系、血管舒缓素-激肽体系中起着重要的作用
吴建平等
[5]
。大离子强度、较低或较高的pH都有较强的抗性。抗菌肽表现为光谱的抗菌活性,大部分对正常的真核细胞物毒性或低毒性,其作用机制独特,不易产生耐药性,因此抗菌肽的发现为研究开发新的抗菌药物提供了可能。
2 3 抗氧化活性 近年来,高效、低毒的天然抗氧化剂成为目前功能食品和药物研究领域的一大热点,从生物中提取得到具有抗氧化作用的生物活性肽引起了众多学者的关注。有研究发现,大豆蛋白酶解物中存在具有抗氧化活性的肽。Chen等过氧化作用。Kim等
[15]
[14]
以大豆低温粕为原料,经过蛋白酶
水解处理后获得2种一级结构分别为Asp Leu Pro和Asp Gly的具有降血压效果的活性肽,研究发现这2种降压肽是ACE的竞争性抑制剂,可显著降低SHR大鼠血压,而对血压正常的大鼠无显著影响。ByunHG等
[6]
利用三步膜反应器连续用多种酶水解阿拉斯
加雪鱼皮,得到的水解物相对分子质量分布在0 9~1 9kDa范围内,具有抑制ACE活性的作用。他们利用凝胶过滤色谱、离子交换色谱和反相高效液相色谱从水解物中分离得到2种具有抑制ACE活性的肽。此外,已经从沙丁鱼和金枪鱼等分离出多种具有抗高血压活性的多肽。包括从沙丁鱼分离出的C8肽:Leu Lys Val Gly Val Lys Gln Tyr;
C11肽:
Tyr Lys
[7,8]
从大豆酶
解物中分离得到多种抗氧化肽,具有抗亚油酸脂质
人连续用Alcalase、链霉蛋白
酶E和胶原酶水解阿拉斯加雪鱼皮,并且利用凝胶过滤色谱、离子交换色谱和反相高效液相色谱从水解物中分离得到两种具有强抗氧化活性的肽,分别含有13和16个氨基酸残基,2种肽C-末端均是-Gly残基,具有Gly-Pro-Hyp重复片段。裴新荣等
[16]
Ser Phe Ile Lys Gly Tyr Pro Val Me;t从金枪鱼中分离出的C8肽:Pro Thr His Ile Lys Trp Gly Asp
。
2 2 抗菌活性 1972年,瑞典科学家在果蝇中首次发现抗菌肽,随后得到第1个真正意义上的抗菌肽天蚕素(cecropins)。后来科学家们在昆虫、被囊动物、两栖动物、鸟类、鱼类、哺乳动物、植物乃至人等多种生物体内发现了至少800多种抗菌肽,并且某些抗菌肽在临床应用中已取得良好的疗效等
[10]
[9]
研究发现,深海鲑鱼鱼皮酶解后得到的小分子
海洋胶原肽可明显改善D 半乳糖引起的SD大鼠体内的氧化应激损伤,提高大鼠体内抗氧化酶SOD和CAT的活性,降低过氧化产物MDA的水平,具有明显的抗氧化作用。
YouJinJeon等
[17]
,如Oren
从豹鳎中分离得到一种33肽的抗菌肽,具有比
[11]
用酶水解鳕鱼得到的多肽具有
蜂毒素更强的抗菌活性,其抑菌机理是溶解细菌的细胞壁;Fernandes等
从虹鳟鱼皮中分离得到1种
[12]
抗氧化活性。并且其活性与相对分子质量有关,相对分子质量为5K的多肽具有显著的抗氧化活性,其抗氧化活性与 生育酚相当。并且其多肽主要是由Asp(天冬氨酸)、Glu(谷氨酸)、Gly(甘氨酸)、Ala(丙氨酸)等亲水性氨基酸组成。
2 4 免疫调节活性 许多来源于动植物体内的生物活性肽具有免疫调节作用,尤其是食物来源的活性肽原料广泛,其营养生理功能逐渐受到重视,随着科学技术的发展,必将有广阔的前景。Fumio等
[19]
[18]
具有抗菌作用的核蛋白肽,在抵御胞内或胞外病毒方面起着关键作用;Chisholm等
研究包括龙虾和
对虾在内的8种甲壳动物的血细胞溶泡上清液对数种细菌的杀菌作用,证明其含有能杀灭细菌的因子;Schnapp等
[13]
从青园蟹的血细胞中分离得到3种具有
杀菌作用的肽,它们能够选择性地作用于细菌外层细胞膜的某些组分,如带阴离子的磷脂,增大其渗透性而杀死或抑制细菌的生长。
天然抗菌肽通常是由30个左右氨基酸残基组成的小肽,具有相似的特征,如含有至少2个正电荷氨基酸以及一定比例的((50%)疏水氨基酸,N 端富含碱性氨基酸,呈强碱性;C 端含较多的疏水残基,往往是酰化的,也可为羧基。多数抗菌肽的等电点,报道,大豆多肽与大豆蛋白相比能显著增强大鼠肺泡巨噬细胞吞噬绵羊红细胞的功能。潘翠玲等
也
发现,大豆蛋白和酪蛋白酶解物均能不同程度地刺激经PHA诱导的10日龄仔猪外周血淋巴细胞的转化,且大豆蛋白酶解物的促淋巴细胞转化作用最强。
除大豆肽外,乳中蛋白质降解产生的肽在机体
732
预防医学情报杂志2009年9月第25卷第9期 JPrevMedIn,fSep 2009,Vol 25,No 9
免疫活性肽有C6肽和C3肽,牛乳来源的免疫活性肽有C3肽和C6肽,均具有刺激鼠腹腔巨噬细胞对绵羊红细胞的吞噬作用,并增强小鼠对肺炎克氏杆菌感染的抵抗能力
[20]
新生血管生长抑制因子)CDI是一种大分子蛋白,此因子通过影响新生血管生成中的两种物质,及抑制毛细血管上皮细胞和胶原酶的增生和迁移而发挥作用。
自1976年首次从海兔中分离发现环肽类抗肿瘤活性成分以来,人们已从印度洋、太平洋等海域的海兔中追踪分离到18个抗癌活性肽Dolastatin1~18。其中Dolastatin3具有细胞毒活性,Dolastatin10对小鼠P388淋巴细胞白血病细胞的IC50为0 04mg/L,具有很强的抗肿瘤生物活性
[28]
。Berthou等
[21]
从人乳酪蛋白
酶解物中分离得到2种活性肽分别位于 酪蛋白的54~59残基和 乳清蛋白的51~59残基上,能激活鼠腹膜巨噬细胞对绵羊红细胞的吞噬作用,而且静脉注射这2种活性肽可使小鼠免受肺炎菌的感染。Julius等
[22]
发现绵羊初乳乳清中的一段富含脯氨酸的
肽段也有免疫调节作用,它能够促进B淋巴细胞的生长和分化,有些时候也能抑制免疫反应。其胰凝乳蛋白酶的水解物中分离出的1种9肽及合成的9肽或其C端的5肽、6肽均具有与相似的免疫调节作用。RuiyueY等
[23]
。如今,Dolastatin15
和Dolastatin10已经可人工合成,并正在美国进行临床试验,主要用于小细胞肺癌、卵巢癌、黑色素瘤和前列腺癌等实体瘤的治疗。
2 6 抗凝活性 来源于医用水蛭的水蛭素是迄今为止发现的凝血酶最强有力的天然抑制剂。天然水蛭素是由65个氨基酸组成的小肽,对凝血酶有很高的亲和性,从而使凝血酶失去裂解纤维蛋白原为纤维蛋白的能力,阻止纤维蛋白的凝固,阻止凝血酶催化的止血反应及凝血酶诱导的血小板反应,达到抗凝的目的
[29]
的研究发现,来源于鲑鱼蛋白的
海洋蛋白肽可明显提高小鼠的细胞免疫和体液免疫功能,这种免疫调节功能与增强Th细胞功能及刺激细胞因子的分泌有关。
免疫调节肽主要通过对淋巴细胞功能的调节、对抗体生成的影响、对单核巨噬细胞功能的影响对细胞因子分泌的调节,以及通过影响淋巴细胞钙离子传导、第二信使cAMP和cGMP的活性及巨噬细胞一氧化氮、诱导型一氧化氮合酶的分泌等方式调节机体的免疫功能。
2 5 抗肿瘤活性 目前已发现多种生物活性肽具有抗肿瘤活性,被称为肿瘤抑制肽,部分肿瘤抑制肽不仅限于是具有肿瘤抑制作用的营养物质,而且已经发展为抗肿瘤药物,成为寻找抗癌药物的研究热点。天然的肿瘤抑制肽主要从海洋生物、两栖动物及多种植物中提取,某些已被投入临床作为抗癌药物使用。这些肿瘤抑制肽主要是通过直接一直肿瘤生长作用、抑制肿瘤新生血管生成、激活机体免疫系统从而抑制肿瘤等方面发挥抗肿瘤作用
[24,25]
。
Fusetani从海绵Theomellasp 属中分离得到3个线性四肽,其中NazumamideA被证明具有凝血酶抑制活性
[30]
。有研究发现来源于牛乳 酪蛋白的106
~116残基的十一肽可抑制ADP诱导的血小板凝集及其与纤维蛋白原结合的作用,即具有抑制血液凝固及抗血栓形成的作用。
此外,生物活性肽还具有促进矿物质吸收、增强食品感官风味、促进生长、调节激素分泌、调节血糖等多种功能,随着科技的进步,生物活性肽所具有的越来越多的生理功能会被发现。3 前景与展望
源于蛋白质的活性肽是一种多功能因子,其发现和应用被称为是对蛋白质的三度深度开发。生物活性肽为人类更为充分利用那些原本认为生物价不高的蛋白质资源,从而生产出更能满足人类保健需要的基料提供了新的机遇。我国有蛋白质资源丰富,但资源利用率较低,农副产品、海洋产品加工中产生的大量下脚料和工业废物中含有大量的蛋白质,。
鲨鱼软骨是一种酸性粘多糖复合物,含多种抗肿瘤有效成分,如血管生成抑制因子、抗入侵因子和肿瘤细胞抑制因子等。张敏、陈莉等
[26]
对鲨鱼软
骨制剂(SCP)体外抗肿瘤效应的研究结果表明,鲨鱼软骨制剂(SCP)对人红白血病K562细胞、人胃癌MGC8023细胞和人肝癌SMMC7721细胞均有显著抑[26]
[27]
预防医学情报杂志2009年9月第25卷第9期 JPrevMedIn,fSep 2009,Vol 25,No 9
733
行蛋白质的深加工,会有广阔的社会效益和经济效益。尽管多数生物活性肽的研究仍处于试验阶段,但随着研究手段和方法的不断提高,特别是随着蛋白质工程和酶工程技术的迅速发展,必将有更多的具有特殊功能的生物活性肽被发现。总之,生物活性肽是一座宝库,有待于人类去发掘。它将为人类的健康事业做出越来越大的贡献。4 参考文献
[1]HughesJT Isolationofanendogenouscompoundfromthebrainwiththe
pharmacologicalpropertiessimilartomorphine[J] BrainResearch,1975,88(2):295 308
[2]ShahidiF,ZhongY Bioactivepeptides[J] JAOACInt,2008,91
(4):914 931
[3]MatthewsDM Intestinalabsorptionofpeptides[J] BiochemSoc
Trans,1983,11(6):808 810
[4]HiroyukiFujita,TomohideYamagam,iKazunoriOhshima Effectsofan
ace inhibitoryagent,katsuobushioligopeptide,inthespontaneouslyhy pertensiveratandinborderlineandmildlyhypertensivesubjects[J] Nutritionresearch,2001,21(8):1149 1158
[5]吴建平 大豆降血压肽的研制[J] 中国油脂,1998,23(4):22
25
[6]ByunHG,KimSK PurificationandcharacterizationofangiotensinI
convertingenzyme(ACE)
inhibitorypeptidesfromAlaskapollack
2001,
36
[14]ChenHM,MuramotoK,YamauchiF Structuralanalysisofantioxida
tivepeptidesfromsoybeanconglysinin[J] JAgricFoodChem,1995,43(3):574 578
[15]KimSK,KimYT,ByunHG,etal Isolationandcharacterizationof
antioxidativepeptidesfromgelatinhydrolysateofAlaskaPollackskin[J] Jofagriculturalandfoodchemistry,2001,
49(4):1984 1989
[16]裴新荣,杨睿悦,张召峰,等 海洋胶原肽抗皮肤老化作用的试验研究[J] 中华预防医学杂志,2008,
42(4):235 238
[17]JenonYJ,ByunHG,KimSK Improvementoffunctionalpropertiesof
codframeproteinhydrolysatesusingultrafiltrationmembranes[J] Processbiochemistry,1999,35(5):471 478
[18]FumioY,KunioS Immunologicaleffectsofdietarypeptidesderived
fromsoybeanprotein[J] NutrBiochem,1993,4(8):450 456 [19]潘翠玲,陈伟华,邹思湘,等 蛋白酶解物对10日龄仔猪淋巴细胞转化的影响[J] 畜牧与兽医,2003,
35(4):7 8
[20]MigliokeSamour Biologicalbyactivecaseinpeptidesimplicatedim
munoodulation[J] JouunalofDairyReaearch,1989,56:357 362 [21]BerthouJD,MiglioreSamour Immunostimulatingpropertiesandthree
dimensionalstructureoftwotripeptiedsfromhumanandlowcaseins[J] FedEurBiochem,1987,218(1):55 58
[22]JuliusMH,JanusM Acolostralproteinthatinducesthegrowthand
differentiationofrestingblymphocytes[J] JImmuno,l1988,140(5):1366 1371
[23]RuiyueY,ZhaofengZ,XinrongP,etal Immunomodulatoryeffects
ofmarineoligopeptidepreparationfromChumSalmon(Oncorhynchusketa)inmice[J] FoodChemistry,2009,113(2):464 470 [24]SimmonsTL,AndrianasoloE,McPhailK,etal Marinenaturalprod
uctsasanticancerdrugs[J] MolCancerTher,2005,4(2):333 342 [25]徐桂华,毕力夫,苏秀兰 抗肿瘤生物活性肽研究进展[J] 中国医药生物技术,2007,2(2):130 132
[26]张敏,陈莉,买霞 鲨鱼软骨制剂对人红白血病细胞增殖抑制作用的研究[J] 肿瘤研究与临床,2002,14(3):152 154 [27]MosesMA,SudhalterJ,LangerR Identificationofaninhibitorof
neovascularizationfromcartilage[J] Science,1990,1408 1410
[28]SchirmerA,GadkariR,ReevesCD,etal Metagenomicanalysisre
vealsdiversepolyketidesynthasegeneclustersinmicroorganismsassoci atedwithmarinespongeDiscodermiadissolute[J] ApplEnvironMicro bio,l2005,71(8):4840 4849
[29]刘相武,单振顺 新型抗凝药)水蛭素的应用进展[J] 天津药学,2008,20(3):63 65
[30]FusetaniN,NakaoY,MatsunagaS,etal Athrombininhibitorytera
peptide,fromamarinesponge,theonellasp[J] TetradronLett,1991,32(48):21808 21813
248(4961):
(theragrachalcograma)skin[J] Processbiochemistry,(12):1155 1162
[7]HongF,MingL,YiS,etal Theantihypertensiveeffectofpeptides:
anovelalternativetodrugs?[J] Peptides.2008,29(6):1062 1071 [8]何海伦,陈秀兰,孙彩云,等 血管紧张素转化酶抑制肽的研究
进展[J] 中国生物工程杂志,2004,24(9):7 10
[9]OtvosLJr Antibacterialpeptidesandproteinswithmultiplecellulartar
gets[J] JPeptSc,i2005,11(11):697 706
[10]OrenZ,ShaiY Selectivelysisofbacteriabutnotmammaliancellsby
diastereomersofmelittin:1997,
structure functionstudy[J] Biochemistry,
36(7):1826 1835
[11]FernadesMO,SmithVJ Anovelantimicrobialfunctionforaribosomal
peptidefromrainbowtroutskin[J] BiochemBiophysResCommun,2002,296(1):167 180
[12]SaitoT,KawabataS,ShigenagaT Anovelbigdefensinidentifiedin
horseshoecrabhemocytes:isolation,aminoacidsequence,andantibac terialactivity[J] JBiochem,1995,117(5):1131 1135
[13]SchnappD,KempGD,SmithVJ Purificationandcharacterizationof
apralinerichantibacterialpeptide,withsequencesimilatitytobactene cin7,fromthehemotytesoftheshorecrabcarcinusmaenaseur[J] JBiochem,1996,240(3):532 539
(收稿日期:2009-03-03)