水产蛋白源生物活性肽研究进展(6)
4 生物活性肽的作用机制
不同的生物活性肽具有不同的分子量、氨基酸组成和空间结构,并通过不同的分子作用机制发挥其生物活性。
抗氧化肽Phe-Pro-Leu-Pro-Ser-Phe中Leu残基在自由基清除过程起着至关重要的作用,当用Ala取代Leu时,该肽的自由基清除能力和细胞保护作用几乎丧失,且该肽可以增加PI3K(胞内磷脂酰肌醇激酶)、Akt(蛋白激酶B)、磷酸化Akt、mTOR(哺乳动物雷帕霉素靶蛋白)、磷酸化mTOR等蛋白表达水平,表明肽Phe-Pro-Leu-Pro-Ser-Phe通过PI3K/Akt/mTOR信号传导途径建立了保护氧化损伤和促进细胞存活的潜在机制[65]。
从鲃蛋白水解物中分离出的抗菌肽在与细菌细胞膜作用过程中,通过增加膜的通透性,释放细胞内的K+,诱导膜损伤机制,进而对李斯特菌显示出显著的抗菌活性[66]。章鱼小肽(OSP)与Zn2+结合后形成的OSP-Zn结合物对大肠杆菌表现出显著的抗菌能力,OSP-Zn通过破坏细胞膜结构和氧化应激介导的细胞凋亡途径发挥抗菌作用[67]。
利用分子对接技术研究降血压肽Leu-Pro-Glu-Ser- Val-His-Leu-Asp-Lys(LL-9)、Val-Leu-Ser-Thr-Ser-Phe-Pro-Pro-Lys(VL-9)对AEC抑制作用的分子机制,结果发现,肽氨基酸残基通过与ACE氨基酸残基间的氢键、疏水力、范德华力及静电作用与ACE结合,VL-9通过结合ACE的S2(His513、His353、Glu281)和S′1(Glu162)活性位点,而LL-9通过结合AEC的S1(Thr345)和S2(Tyr520)、Lys511、Gln281活性位点,肽VL-9、LL-9通过与ACE活性位点的有效相互作用抑制其活性,进而起到降血压的作用[68]。
抗癌肽对癌细胞具有高选择性而优先结合到含有负电荷和高流动性的细胞外膜,改变癌细胞的细胞膜通透性,此外,还可通过线粒体途径和死亡受体途径诱导癌细胞的程序性细胞死亡,从而起到抗癌的作用[69]。
免疫调节肽中,富含酸性氨基酸且分子量较大的肽链可增加细胞免疫因子IFN-γ(γ-干扰素)的分泌,而小分子量肽通过刺激单核细胞分泌TNF-α进而起到免疫调节的作用[59]。
矿物质结合活性肽中,铁离子结合活性肽结合铁离子后可提高铁离子在肠道中的溶解度,肽-铁结合物通过肽转运途径将铁离子转入细胞内,或肽-铁结合物中的铁离子经胞膜上的铁离子通道进入细胞内,进而提高肠道铁离子的吸收[43]。此外,乳清蛋白浓缩物-铁(WPC-Fe)结合物可增加雄性贫血断奶大鼠血清中的血红蛋白、铁蛋白和转铁蛋白的水平,促进铁离子的转运[70]。
综上所述,不同功能活性的水产蛋白肽通过不同的作用机制发挥其独特的生理活性。
5 存在问题及展望
水产蛋白源生物活性肽在肠道消化期间保持可溶且呈电中性,转运入胞内消耗能量少,转运速度快,载体不易饱和,生理功效明显,安全性高,来源丰富(如可利用低值鱼、虾、贝、藻及其加工副产物等为原料),且其在细胞模型或动物模型中的各类生物活性已得到试验性证实,因此,具有作为人体膳食补充剂的强大潜力,在功能性食品成分和配料领域具有广阔应用前景。如抗氧化肽可用于化妆品中,降血压肽可用于替代具有副作用的降血压药物,抗癌/抗肿瘤肽可用于癌症的预防与治疗,促矿物质吸收肽可作为矿物质缺乏人群的膳食矿物质补充剂等。目前,国外已经有工业化生产并销售的水产活性肽,如利用日本沙丁鱼制备的降血压活性肽饮料等。随着研究的深入,以水产蛋白为原料制备生物活性肽将具有广阔的应用前景。
尽管以水产蛋白为原料制备功能性食品已有不少研究,但绝大多数研究仅限于试验基础上的成果,在这些功能性产品商品化生产前,还需对其生物利用度、与不同食品基质的相容性、长期稳定性和体内效率等进行更多研究,主要包括以下几个方面。
(1) 对于抗氧化肽,目前大多只研究其对体外自由基的清除能力,以及亚油酸乳液体系模拟的脂质过氧化的抑制能力,而关于体内抗氧化效果的研究报道相对较少,且抗氧化肽在人体内的安全性评价亟须进一步研究。
(2) 降血压肽、抗肿瘤肽、免疫调节肽及矿物质离子结合肽应重点探究其在胃肠道消化过程中的耐消化性能力及相关的稳态化保护技术,同时对肽进入靶细胞的细胞通路/途径,以及肽在细胞中发挥生理作用的机制等方面开展研究。
(3) 探明目标肽剂量与生理效应间的关系,需开展更多相关的营养和代谢组学研究。
(4) 活性肽产品在商业化之前需评估肽产品的临床安全性,研究不同加工条件及食品辅料对目标肽结构和功能的影响,从而保障其生物活性。
文章来源:《水产科技情报》 网址: http://www.sckjqbzz.cn/qikandaodu/2021/0502/486.html
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