多肽的功能及結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展

□梅斯杰 王笑穎 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)

多肽的功能及結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展

□梅斯杰 王笑穎 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)

多肽是蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物，人體攝入的蛋白質(zhì)經(jīng)酶水解后，主要以肽的形式被消化吸收。機(jī)體內(nèi)多肽幾乎能調(diào)節(jié)全部細(xì)胞的生理功能并且可以為機(jī)體提供營(yíng)養(yǎng)，它與蛋白質(zhì)的氨基酸組成基本一致，而且多肽具有比蛋白質(zhì)更穩(wěn)定的加工性質(zhì)和更易吸收的生理性質(zhì)，這將會(huì)大大拓寬蛋白質(zhì)的應(yīng)用范圍。本文介紹了近年來(lái)活性多肽的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對(duì)多肽的多種功能活性和其作用機(jī)理進(jìn)行了介紹，展望了生物活性多 肽在食品、醫(yī)藥、生物等領(lǐng)域的發(fā)展前景。

多肽；功能；結(jié)構(gòu)

近年來(lái)，多肽由于治療效果佳、副作用小、比蛋白質(zhì)性質(zhì)更加穩(wěn)定，在生物體內(nèi)的生理功能受到越來(lái)越多的重視。大量研究結(jié)果表明，蛋白質(zhì)的分子量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，被人體攝入后不易消化吸收，容易影響其生理功能和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的有效發(fā)揮。多肽是一類(lèi)比蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分子量比之小，由2～16個(gè)氨基酸通過(guò)肽鍵連接的化合物。多肽按氨基酸組成數(shù)目可分為寡肽（2～10個(gè)氨基酸）、多肽[1]。多肽是一種涉及生物體內(nèi)各種細(xì)胞功能的生物活性物質(zhì)。

一、多肽研究的發(fā)展概況

所有的生物，其體內(nèi)復(fù)雜的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)都是由相同的20種氨基酸組成，在生物學(xué)中，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)一類(lèi)由氨基酸構(gòu)成但其結(jié)構(gòu)又不同于蛋白質(zhì)的中間物質(zhì)，這類(lèi)具有蛋白質(zhì)特性的物質(zhì)被稱(chēng)作多肽。多肽具有調(diào)節(jié)機(jī)體生理功能和為機(jī)體提供營(yíng)養(yǎng)的雙重功效，它幾乎影響著機(jī)體的一切代謝合成。1902年，倫敦大學(xué)醫(yī)學(xué)院的兩位生理學(xué)家首先發(fā)現(xiàn)了多肽類(lèi)物質(zhì)。1965年我國(guó)科學(xué)家合成了牛結(jié)晶胰島素，這是世界上第一次人工合成多肽類(lèi)生物活性物質(zhì)。我國(guó)于20世紀(jì)80年代中后期開(kāi)始對(duì)大豆多肽展開(kāi)探索。我國(guó)現(xiàn)在對(duì)多肽的研究聚焦多肽/蛋白/氨基酸的新合成方法和技術(shù)、多肽/蛋白結(jié)構(gòu)和功能、多肽診療試劑、多肽新型制劑和遞送系統(tǒng)、多肽偶聯(lián)藥物/抗體/疫苗、多肽生物材料等領(lǐng)域的最新進(jìn)展和應(yīng)用。

二、多肽的功能及及其結(jié)構(gòu)

（一）多肽的功能性質(zhì)

1.低滲透壓性

高滲透壓腹瀉是一種營(yíng)養(yǎng)液的滲透壓高于體液的滲透壓，使周邊組織細(xì)胞中的水分向腸胃移動(dòng)引起的，此種情況也易惡化營(yíng)養(yǎng)素的吸收。多肽溶液的滲透壓處于其源蛋白質(zhì)與同一組成的氨基酸之間。研究發(fā)現(xiàn)大豆多肽滲透壓比其同一組成氨基酸低得多。

2.在任何pH中高溶解性

多肽具有良好溶解性，且在任何pH下均能表現(xiàn)出該特性。以大豆蛋白和大豆多肽為例，一般大豆蛋白處于pH4.2～4.5等電點(diǎn)附近便會(huì)沉淀分離，而大豆多肽不論pH為何值時(shí)，均顯示出良好溶解性[2]。

3.吸水性

以大豆蛋白為例。大豆蛋白被水解后，其分子結(jié)構(gòu)被破壞，致使大量親水基團(tuán)外露，導(dǎo)致大豆多肽吸水性明顯升高。有人研究影響大豆分離蛋白和與大豆多肽的吸水性的原因[1]，其研究結(jié)果表明大豆分離蛋白吸水性隨pH值增大而增大，而大豆多肽吸水性不易受pH影響，大豆多肽在不同pH值時(shí)吸水性基本相同。

4.低粘度性、高流動(dòng)性

粘度是指流體對(duì)流動(dòng)的阻抗能力。流動(dòng)性是指物質(zhì)存在的一種具有可以流動(dòng)、變形，可微壓縮的性質(zhì)。曲永詢(xún) 等[4]早在1996年就證實(shí)了30%的大豆多肽溶液和10%大豆蛋白溶液的粘度相當(dāng)。

5.乳化及乳化穩(wěn)定性

乳化性是指將油、水結(jié)合在一起形成乳狀液的性能；乳化穩(wěn)定性是指油、水乳狀液保持穩(wěn)定的能力。王遂等[5]證明了玉米蛋白多肽的乳化性明顯高于玉米皮蛋白(未經(jīng)水解的蛋白)。于泓鵬 等[6]證明了羅非魚(yú)酶解多肽的乳化性高于羅非魚(yú)蛋白，且不同水解度的酶解多肽乳化性及乳化穩(wěn)定性趨勢(shì)大致相同。

（二）多肽的生理功能

1.體內(nèi)消化、吸收率高

過(guò)去人們認(rèn)為蛋白質(zhì)的消化是在人體內(nèi)部經(jīng)蛋白酶作用后以氨基酸的形式被吸收。隨著實(shí)驗(yàn)的研究在血液中發(fā)現(xiàn)了越來(lái)越多的小肽，實(shí)驗(yàn)結(jié)論不斷增加，小肽可以被完整吸收的觀(guān)點(diǎn)及其具有一定生理作用才逐漸被人們所接受［7，8］。研究結(jié)果表明，蛋白質(zhì)在消化道中被蛋白酶水解成小肽，直接被腸壁吸收，以游離氨基酸的形式直接被吸收的很少。

2.降血壓

1965年Ferreira 等[9]從美洲茅頭蝮蛇的蛇毒中發(fā)現(xiàn)第一個(gè)降血壓肽。早在1995年[10]，乳蛋白酶解的三肽的降壓作用進(jìn)行了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出其多肽結(jié)構(gòu)為：Ile-Pro-Pro和Val-Pro-Pro。玄國(guó)東 等[11]通過(guò)比較各種蛋白酶酶解蛋白質(zhì)產(chǎn)生的血管緊張轉(zhuǎn)化酶（ACE）在各自最優(yōu)條件下的抑制活性，得出各種蛋白酶中ACE抑制活性最高的是胰蛋白酶，其酶解產(chǎn)物ACE抑制活性最高達(dá)到了81.2%。周紅麗等[12]通過(guò)酶解南瓜籽蛋白，串聯(lián)質(zhì)譜分析鑒定該種ACE抑制肽相對(duì)分子量為905.67Da，氨基酸序列為L(zhǎng)eu(/Ile)-Leu(/Ile)-Leu(/Ile)-Ser-His-Asp-Leu(/ Ile)-Val，Leu(/Ile)。

3.降膽固醇

一般多肽降低人體膽固醇含量多表現(xiàn)為其可以升高高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C），降低低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）。多肽的調(diào)節(jié)過(guò)程一般為，多肽刺激機(jī)體，使甲狀腺分泌甲狀腺激素，甲狀腺素的含量升高會(huì)加速膽固醇的膽汁酸化，最終導(dǎo)致糞便中排泄的膽固醇量減少。許多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)表明：大豆多肽中，相對(duì)分子質(zhì)量大于5 000D的部分具有明顯降低膽固醇的作用，且只對(duì)膽固醇值高的人有作用，對(duì)膽固醇量正常者無(wú)明顯降低作用[13]。在食用高膽固醇含量食物時(shí)，大豆多肽也有一定防止血清膽固醇升高作用。還可以使對(duì)人體有害低密度脂蛋白膽固醇含量降低，而對(duì)有益高密度脂蛋白膽固醇含量不降低。

4.抗氧化

抗氧化性多肽是生物活性肽的一種?？茖W(xué)研究表明在生命過(guò)程中，生命體不斷產(chǎn)生自由基，自由基可引起蛋白質(zhì)損傷、脂質(zhì)過(guò)氧化、核酸損傷等，自由基引起的氧化損傷是人類(lèi)疾病的重要誘因。正常狀態(tài)下，自由基的氧化與抗氧化系統(tǒng)保持平衡狀態(tài)。一旦此平衡被打破，會(huì)引起氧化損傷。金槍魚(yú)魚(yú)骨膠原蛋白酶解的多肽就具有一定的抗氧化性，經(jīng)實(shí)驗(yàn)得到其氨基酸序列為：Gly-Pro-Ala-Gly-Pro-Ala-Gly-Glu-Gln-Gly(GPAGPAGQEG)[14]。

關(guān)于多肽抗氧化性機(jī)理的研究，有人認(rèn)為，該過(guò)程可以理解為蛋白質(zhì)在酶解過(guò)程中可以釋放出具有抗氧化活性的小分子肽和游離氨基酸，使可以參加反應(yīng)的氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)充分暴露，并插入脂質(zhì)內(nèi)部，從而發(fā)揮抗氧化作用。[15]Chen 等[16]分析認(rèn)為多肽的抗氧化活性與其肽段中含有的疏水性氨基酸有關(guān)。大豆多肽抗氧化性研究也取得一些進(jìn)展[17]，王章存 等[18]用ESI-TOF-MS測(cè)出其荷質(zhì)比m/z為730.83，經(jīng)解析可知，其氨基酸序列為Gln-Gln-Gln-Pro-Arg（QQQPR）。

5.抗衰老

衰老是自然界的自然規(guī)律，也是生命體的最大敵人。為此人類(lèi)一直在研究機(jī)體衰老的機(jī)理以及如何抗衰老。1956年Harman首先提出了衰老的自由基代謝理論［19］，認(rèn)為衰老是細(xì)胞成分積累性氧化損傷的結(jié)果，是由自由基反應(yīng)引起的。李火云 等[20]在研究中證實(shí)，采用Alcalase堿性蛋白酶酶解所制得的大米多肽對(duì)羥自由基、超氧陰離子自由基及DPPH自由基均有良好的清除效果。

6.抑菌

抗菌肽又稱(chēng)為微生物肽或肽抗生素，是指存在于生物體內(nèi)由生物細(xì)胞特定基因編碼產(chǎn)生的可以抵抗外界微生物侵害，消除體內(nèi)突變細(xì)胞的小分子多肽?？咕牡膲A性基團(tuán)與微生物的細(xì)胞膜有著很強(qiáng)的親和性，可增加其細(xì)胞膜的通透性而殺死微生物。王娟娟 等[21]用胰蛋白酶酶解Tg-HbⅡ分離純化得7種血紅蛋白源多肽F1～F7。通過(guò)瓊脂擴(kuò)散法檢測(cè)酶解多肽抑菌活性，發(fā)現(xiàn)多肽F2～F7（見(jiàn)表1）對(duì)副溶血弧菌、溶藻弧菌和哈維氏弧菌具有明顯抗菌活性。

7.凝血功能

人體的血流通暢是通過(guò)同時(shí)存在于生物體內(nèi)的凝血機(jī)制和溶血機(jī)制維持在一定的平衡狀態(tài)下保持的［22］?，F(xiàn)在抗凝血肽的抗凝血活性得檢測(cè)一般是通過(guò)檢測(cè)活化部分凝血酶原時(shí)間（APTT），凝血酶原時(shí)間（PT）和凝血時(shí)間（TP）的延長(zhǎng)得到的。2008年，Jo 等［23］報(bào)道了從海洋蠕蟲(chóng)中分離得到的抗凝血肽，其氨基酸序列為：Gly-Glu-Leu-Thr-Pro-Glu-Ser-Gly-Pro-Asp-Leu-Phe-Val-His-Phe-Leu-Asp-Gly-Asn-Pro-Ser-Tyr-Ser-Leu-Tyr-Ala-Asp-Ala-Val-Pro-Arg，可以有效延長(zhǎng)凝血時(shí)間（TP），活化部分凝血酶原時(shí)間（APTT），并且得到其效果與劑量呈正相關(guān)的結(jié)論。任堯[24]對(duì)寬體金線(xiàn)蛭/東亞鉗蝎分離蛋白酶解產(chǎn)物進(jìn)行處理，得到兩種純化產(chǎn)物WA3-1和HA18-3-B-8?？鼓钚訧C50值分別為0.12 mg/mL，0.012 mg/mL。MALDI-TOF-TOF MS結(jié)果表明，WA3-1序列為：NH2-His-Asp-Phe-Leu-Asn-Asn-Lys-Leu-Glu-Tyr-Glu-COOH (Mr：1 422.0 Da)，HA18-3-B-8序列為 NH2-Val-Glu-Pro-Val-Thr-Val-Asn-Pro-His-Glu-COOH (Mr：1 119.8 Da)。

8.其他功能

多肽已被衛(wèi)生部批準(zhǔn)為具有調(diào)節(jié)免疫功能的食品[25]，除了以上提及的各種功能，多肽還具有其他的一些生理活性，如可緩解骨質(zhì)疏松的溶骨活性，類(lèi)阿片拮抗肽，抗癌，調(diào)節(jié)神經(jīng)損傷等。何子微 等對(duì)原發(fā)性骨質(zhì)疏松患者做了調(diào)查，結(jié)果表明如果患者在確診骨質(zhì)疏松時(shí)，伴有明顯的骨痛癥狀，可在給予唑來(lái)膦酸的同時(shí)，給予至少一個(gè)療程的鹿瓜多肽治療，可以達(dá)到減輕疼痛的療效。該溶液具有促進(jìn)細(xì)胞有絲分裂與分化的功能，并具有溶骨活性。鹿瓜多肽富含的多種游離氨基酸是骨細(xì)胞合成BNPs、TGF和FGF等骨源性生長(zhǎng)因子的重要原料，可以促進(jìn)骨源性生長(zhǎng)因子的合成。其中有機(jī)鈣、磷離子可參與機(jī)體的鈣磷代謝，維持骨容量。多肽還具有抗癌的作用，以海洋生物多肽為例。海洋抗癌多肽具有活性高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，是腫瘤醫(yī)學(xué)上一個(gè)研究熱點(diǎn)。目前研究表明從海洋動(dòng)物提取的化合物10% 具有抗癌活性［26］。2006年，吳杰連 等［27］得到了能有效抑制體外培養(yǎng)的人肺癌細(xì)胞株、卵巢癌細(xì)胞株和肝癌細(xì)胞株等的生長(zhǎng)的抗癌肽MGP0501。2015年，曹敏杰[28]對(duì)藻紅蛋白進(jìn)行分析，得到對(duì)癌細(xì)胞有抑制作用的氨基酸序列ALLAGDPSVLEDR。

除以上提到的兩種功能活性外，鹿茸多肽對(duì)神經(jīng)損傷有較好治療效果。李立軍 等[29]進(jìn)行了鹿茸多肽（分子量在2～10 kDa）對(duì)坐骨神經(jīng)損傷后的大鼠具有促進(jìn)大鼠坐骨神經(jīng)再生的功能實(shí)驗(yàn)，研究結(jié)果證實(shí)，鹿茸多肽具有促進(jìn)神經(jīng)再生、加快神經(jīng)軸突生長(zhǎng)速度、有助于其功能的恢復(fù)作用。王克利 等[30]報(bào)道鹿茸多肽- PLGA[聚乳酸-羥基乙酸共聚物poly(lactic-coglycolic acid)]復(fù)合膜可以促進(jìn)大鼠外周神經(jīng)損傷后的修復(fù)和再生。

三、多肽的應(yīng)用前景

（一）食品

1.保健食品

由于生物活性多肽在降低血壓血脂及膽固醇上具有較好的療效，在防止人類(lèi)的“三高”等“富貴病”上具有顯著的作用。食品領(lǐng)域，可以充分利用生物活性肽的這一特性，制作、生產(chǎn)具有保健作用的功能性食品，以保證人類(lèi)身體健康。

2.營(yíng)養(yǎng)及運(yùn)動(dòng)食品

前文已提到，多肽類(lèi)相比于氨基酸與蛋白質(zhì)類(lèi)，在人體吸收率及吸收速度上都占據(jù)著優(yōu)勢(shì)?？梢猿浞掷枚嚯念?lèi)易被人體消化吸收、消化速度較快的特性，制備一些營(yíng)養(yǎng)療效食品，作為特殊病人的營(yíng)養(yǎng)劑。

（二）醫(yī)藥

我國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始自主研發(fā)并進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn)，并且在積極研究具有各種活性功能的多肽的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行人工合成具有更宜人體的多肽，進(jìn)而進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。

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