□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。機體內(nèi)多肽幾乎能調(diào)節(jié)全部細胞的生理功能并且可以為機體提供營養(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)，這將會大大拓寬蛋白質(zhì)的應(yīng)用范圍。本文介紹了近年來活性多肽的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對多肽的多種功能活性和其作用機理進行了介紹，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，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養(yǎng)價值的有效發(fā)揮。多肽是一類比蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡單，分子量比之小，由2～16個氨基酸通過肽鍵連接的化合物。多肽按氨基酸組成數(shù)目可分為寡肽（2～10個氨基酸）、多肽[1]。多肽是一種涉及生物體內(nèi)各種細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)，這類具有蛋白質(zhì)特性的物質(zhì)被稱作多肽。多肽具有調(diào)節(jié)機體生理功能和為機體提供營養(yǎng)的雙重功效，它幾乎影響著機體的一切代謝合成。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)了多肽類物質(zhì)。1965年我國科學(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生物活性物質(zhì)。我國于20世紀80年代中后期開始對大豆多肽展開探索。我國現(xiàn)在對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養(yǎng)液的滲透壓高于體液的滲透壓，使周邊組織細胞中的水分向腸胃移動引起的，此種情況也易惡化營養(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等電點附近便會沉淀分離，而大豆多肽不論pH為何值時，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值時吸水性基本相同。

4.低粘度性、高流動性

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

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]證明了羅非魚酶解多肽的乳化性高于羅非魚蛋白，且不同水解度的酶解多肽乳化性及乳化穩(wěn)定性趨勢大致相同。

（二）多肽的生理功能

1.體內(nèi)消化、吸收率高

過去人們認為蛋白質(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。隨著實驗的研究在血液中發(fā)現(xiàn)了越來越多的小肽，實驗結(jié)論不斷增加，小肽可以被完整吸收的觀點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)第一個降血壓肽。早在1995年[10]，乳蛋白酶解的三肽的降壓作用進行了動物實驗驗證，得出其多肽結(jié)構(gòu)為：Ile-Pro-Pro和Val-Pro-Pro。玄國東 等[11]通過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抑制活性最高達到了81.2%。周紅麗等[12]通過酶解南瓜籽蛋白，串聯(lián)質(zhì)譜分析鑒定該種ACE抑制肽相對分子量為905.67Da，氨基酸序列為Leu(/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)過程一般為，多肽刺激機體，使甲狀腺分泌甲狀腺激素，甲狀腺素的含量升高會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。許多動物實驗和臨床試驗表明：大豆多肽中，相對分子質(zhì)量大于5 000D的部分具有明顯降低膽固醇的作用，且只對膽固醇值高的人有作用，對膽固醇量正常者無明顯降低作用[13]。在食用高膽固醇含量食物時，大豆多肽也有一定防止血清膽固醇升高作用。還可以使對人體有害低密度脂蛋白膽固醇含量降低，而對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)過氧化、核酸損傷等，自由基引起的氧化損傷是人類疾病的重要誘因。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，會引起氧化損傷。金槍魚魚骨膠原蛋白酶解的多肽就具有一定的抗氧化性，經(jīng)實驗得到其氨基酸序列為：Gly-Pro-Ala-Gly-Pro-Ala-Gly-Glu-Gln-Gly(GPAGPAGQEG)[14]。

關(guān)于多肽抗氧化性機理的研究，有人認為，該過程可以理解為蛋白質(zhì)在酶解過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展[17]，王章存 等[18]用ESI-TOF-MS測出其荷質(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。為此人類一直在研究機體衰老的機理以及如何抗衰老。1956年Harman首先提出了衰老的自由基代謝理論［19］，認為衰老是細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，采用Alcalase堿性蛋白酶酶解所制得的大米多肽對羥自由基、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

抗菌肽又稱為微生物肽或肽抗生素，是指存在于生物體內(nèi)由生物細胞特定基因編碼產(chǎn)生的可以抵抗外界微生物侵害，消除體內(nèi)突變細胞的小分子多肽?？咕牡膲A性基團與微生物的細胞膜有著很強的親和性，可增加其細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。通過瓊脂擴散法檢測酶解多肽抑菌活性，發(fā)現(xiàn)多肽F2～F7（見表1）對副溶血弧菌、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同時存在于生物體內(nèi)的凝血機制和溶血機制維持在一定的平衡狀態(tài)下保持的［22］。現(xiàn)在抗凝血肽的抗凝血活性得檢測一般是通過檢測活化部分凝血酶原時間（APTT），凝血酶原時間（PT）和凝血時間（TP）的延長得到的。2008年，Jo 等［23］報道了從海洋蠕蟲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，可以有效延長凝血時間（TP），活化部分凝血酶原時間（APTT），并且得到其效果與劑量呈正相關(guān)的結(jié)論。任堯[24]對寬體金線蛭/東亞鉗蝎分離蛋白酶解產(chǎn)物進行處理，得到兩種純化產(chǎn)物WA3-1和HA18-3-B-8。抗凝血活性IC50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，類阿片拮抗肽，抗癌，調(diào)節(jié)神經(jīng)損傷等。何子微 等對原發(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，伴有明顯的骨痛癥狀，可在給予唑來膦酸的同時，給予至少一個療程的鹿瓜多肽治療，可以達到減輕疼痛的療效。該溶液具有促進細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胞合成BNPs、TGF和FGF等骨源性生長因子的重要原料，可以促進骨源性生長因子的合成。其中有機鈣、磷離子可參與機體的鈣磷代謝，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，是腫瘤醫(yī)學(xué)上一個研究熱點。目前研究表明從海洋動物提取的化合物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)的人肺癌細胞株、卵巢癌細胞株和肝癌細胞株等的生長的抗癌肽MGP0501。2015年，曹敏杰[28]對藻紅蛋白進行分析，得到對癌細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，鹿茸多肽對神經(jīng)損傷有較好治療效果。李立軍 等[29]進行了鹿茸多肽（分子量在2～10 kDa）對坐骨神經(jīng)損傷后的大鼠具有促進大鼠坐骨神經(jīng)再生的功能實驗，研究結(jié)果證實，鹿茸多肽具有促進神經(jīng)再生、加快神經(jīng)軸突生長速度、有助于其功能的恢復(fù)作用。王克利 等[30]報道鹿茸多肽- 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，以保證人類身體健康。

2.營養(yǎng)及運動食品

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

（二）醫(yī)藥

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

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