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浙江海洋大学王斌课题组:麒麟菜蛋白水解物抗氧化肽的制备、鉴定及其对H2O2诱导的氧化损伤HUVECs的保护机制的研究
2022-05-04 孙坤来  食品与药学学院


麒麟菜蛋白水解物抗氧化肽的制备、鉴定及其对H2O2诱导HUVECs氧化损伤的保护机制研究

导读

浙江海洋大学王斌教授课题组于2022年4月在国际期刊Frontiers in Microbiology(Q1,IF: 5.640)发表题为“Antioxidant peptides from protein hydrolysate of marine red algae Eucheuma cottonii: preparation, identification, and cytoprotective mechanisms on H2O2 oxidative damaged HUVECs”的研究性论文。受国家自然科学基金(NSFC)(81673349、82173737、81803423)、浙江省W人计划(2019R52026)海洋经济示范城市(威海)创新发展项目、舟山科技计划项目(2019C21015)、2019年浙江省高校基础科研业务费(2019J00026)资助。

麒麟菜(Eucheuma muricatum)是广泛分布于东南亚、印度、巴西、中国和墨西哥的一种可食用的热带红色大型海藻。目前,国内外对于海藻多肽的研究主要集中在蓝藻中的螺旋藻和红藻中的紫球藻及紫菜等,而对麒麟菜多肽的研究报道较少,更缺乏对麒麟菜多肽活性的深入研究和讨论。因此,本文以麒麟菜为原料制备具有抗氧化活性的多肽并在细胞水平上探究其对H2O2诱导的氧化应激和凋亡的保护作用。实验结果表明,麒麟菜蛋白水解肽包含Thr-Ala(EP1)、Met-Asn(EP2)、Tyr-Ser-Lys-Thr(EP3)、Tyr-Ala-Val-Thr(EP4)、Tyr-Leu-Leu(EP5)和Phe-Tyr-Lys-Ala(EP6)。其中,EP4和EP5可以通过提高超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)等抗氧化酶水平,降低细胞内活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)的含量,对H2O2诱导的人脐静脉内皮细胞(HUVECs)表现出显著的自由基清除活性和良好的细胞保护作用。此外,EP4和EP5还可以通过阻止细胞从早期凋亡向晚期凋亡的发展,有效地抑制H2O2诱导的细胞凋亡。因此,麒麟菜抗氧化肽有前景可以作为天然抗氧化剂应用于医药产品中,用于治疗由氧化损伤引起的慢性心血管疾病,如冠心病、动脉粥样硬化等。

研究亮点

• 从麒麟菜蛋白酶解物中分离得到6条新型抗氧化肽EP1-EP6。

• EP3-EP6对DPPH自由基、羟自由基、超氧阴离子自由基有强清除能力。

• EP4和EP5可通过提高抗氧化酶SOD和GSH-Px活力水平,降低细胞内MDA水平和ROS含量,发挥保护细胞免受氧化损伤。

• EP4和EP5可减少氧化损伤细胞的凋亡,并延缓细胞从早期凋亡向晚期凋亡转化,有效抑制细胞凋亡。


研究结论

1. EP4 对 HO• 和 O2- • 的 EC50 值为 1.24 ± 0.10 mM 和 0.56 ± 0.16 mM,EP5 对 DPPH•的 EC50 为0.52 ± 0.092。

2. 200.0 μM 的EP4和EP5可以分别使H2O2诱导的HUVECs氧化损伤模型细胞存活率从47.23 ± 1.64%显著上升到69.92 ± 3.37%和61.14 ± 2.73%。

3. 200.0 μM 的EP4和EP5可分别将H2O2诱导损伤的HUVECs细胞内SOD活力水平由10.03 ± 0.42 U/mg prot提升到11.41 ± 0.39 U/mg prot和15.71 ± 0.91 U/mg prot;将GSH-Px (9.32 ± 0.87 U/mg prot)活力水平提升至 21.04 ± 1.42 U/mg prot和21.13 ± 1.53 U/mg prot。从而发挥抗氧化作用,将细胞内MDA水平由2.11 ± 0.14 nM/mg prot 分别降低至1.59 ± 0.13 nM/mg prot 和1.36 ± 0.15 nM/mg prot,从而减少细胞内ROS含量。

4. 200.0 μM 的EP4和EP5可分别将细胞总凋亡率由83.95 ± 0.21 %降低至43.41 ± 0.29 %和55.84 ± 0.31 %,同时提高了早期凋亡和晚期凋亡细胞数的比例,证明EP4和EP5可以减少氧化损伤细胞的凋亡并延缓细胞凋亡进程。


图文赏析

图1 抗氧化肽 EP4 和 EP5 保护 HUVECs 免受氧化损伤的机制


图2 EP3-EP6在H2O2诱导的HUVECs模型中对氧化损伤的保护作用。

图3 EP3-EP6对(A):活性氧(ROS);(B):超氧化物歧化酶(SOD);(C):谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px);(D):丙二醛(MDA)水平的影响。


图4 EP3-EP6对HUVECs凋亡的影响;(A):空白对照;(B):H2O2诱导模型;(C-D):EP3(100-200 μM+H2O2);(E-F):EP4(100-200 μM+H2O2);(G-H):EP5(100-200 μM+H2O2);(I-J):EP6(100-200 μM+H2O2);(K):EP3-EP6在100,200 μM浓度下对细胞凋亡率的影响。

原文链接

https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.791248


作者简介:

孙坤来,博士,副教授

孙坤来,副教授,硕士生导师,2014年博士毕业于中国海洋大学药物化学专业,现为浙江海洋大学食品与药学学院院长助理,浙江省高校领军人才培养计划高层次拔尖人才,舟山市2019年第一批5313领军人才。长期专注于海洋药物、海洋活性物质、海洋功能制品和海洋生物资源综合利用的研究。主持国家自然科学基金面上项目和青年基金各1项、浙江省自然科学基金项目1项、舟山市科技厅项目1项。在Eur. J. Med. Chem、Front. Microbiol.、Mar. Drugs、Int. J. Biol. Macromol、Tetrahedron、Food Sci Nutr.等国内外期刊发表论文30余篇,出版专著3部(第一),授权发明专利20余项。


通讯简介:

王斌,博士,教授

王斌,教授,博士生导师,2007年获得中国海洋大学博士学位,现为浙江海洋大学食品与药学学院药学系教授、浙江省“W人计划”科技创新领军人才、浙江省“151人才”二、三层次、浙江省中青年学科带头人和舟山市“新世纪111人才工程”、中国药学会海洋药物专业委员会委员、中国生化与分子生物学会海洋与分子生物学分会理事。长期从事海洋药学、海洋生物资源综合利用研究,先后主持国家自然科学基金项目、国家国际合作交流项目、国家科技部星火计划项目、浙江省重大科技专项和浙江省自然科学基金项目等国家级和省部级课题10余项。获得国家科技进步奖二等奖、浙江省科学技术奖二、三等奖,国家海洋局海洋科学技术奖一等奖、海洋创新成果奖二等奖,中国轻工业联合会奖科学技术奖一等奖、中国商业联合会科学技术奖特等奖、舟山市科技成果奖一、三等奖、第六届舟山青年科技奖等奖项。申请国家发明专利100余项(已获授权40余项),参与编写《食品加工过程质量与安全控制》、《药剂学学习指导》和《舟山海鲜养生》等专著,在Food Chemistry、Marine Drug、Journal of Functional Foods、Food Research International、Food Hydrocolloids、Peptides、International Journalof Biological Macromolecules、LWT-Food Science and Technology等国内外期刊发表论文100余篇,其中SCI/EI收录50余篇。

社会学术团体兼职:担任中国药学会海洋药物专业委员会委员,中国药学会海洋药物专业委员会委员“中国海洋药物博士论坛”青年委员会委员、中国生化与分子生物学会海洋与分子生物学分会理事,Food Chemistry、Journal of Functional Foods、Food Research International和Peptides等杂志审稿人。

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