蛋白核小球藻源抗氧化寡肽挖掘鉴定及抗氧化机制研究

Food-derived antioxidative oligopeptide has a relatively mature foundation in food science, and is widely applied in food industry. It is recognized as an important and imperative choice to elucidate the antioxidative mechanism of oligopeptide, when relative basic research reaches a certain level. In the study of structure and function of antioxidative peptide, researchers mainly focused on the relationship between amino acid composition and secondary structure and function. The antioxidative mechanism of oligopeptide remains unknown. Chlorella pyrenoidosa could supply sustainable protein resources for food industry. Antioxidative oligopeptide is an ideal entry point for in-depth study and application of Chlorella pyrenoidosa. The aim of this project is to complete sequence mining and structure identification of oligopeptide from Chlorella pyrenoidosa, in order to elucidate its antioxidative mechanism. In this study, the oligopeptide groups are obtained through enzymatic hydrolysis. Employing the peptideomics method, antioxidative oligopeptide is identified from the oilgipeptide groups through high-throughput mining. Oligopeptide structure in either aqueous solution or emulsion system is identified using structural analysis technology. The antioxidative amino acids in active sites and structure properties are verified through amino acid mutagenesis, and the antioxidative mechanism of oligopeptide is elucidated. This project will provide theoretical basis and method system for the research and application of Chlorella pyrenoidosa as a sustainable protein resource. Moreover, this project will provide a novel proposal for resolving common critical problems relating to bioactive peptide research.

食源性抗氧化寡肽在食品领域具备相对成熟的研究基础和广泛应用价值，抗氧化机制研究是寡肽基础研究达到一定程度后的必然选择。国内外抗氧化肽结构与功能研究主要集中在氨基酸组成和二级结构与功能的相关性研究，寡肽抗氧化机制仍然是未知的。蛋白核小球藻可为食品工业提供丰富的可持续蛋白质资源，抗氧化寡肽是其深入研究和应用的理想切入口。本项目旨在完成蛋白核小球藻源抗氧化寡肽的序列挖掘和结构解析，阐明其抗氧化机制。本课题通过优化酶法转化途径，获得蛋白核小球藻源相关寡肽组；基于多肽组学研究，挖掘酶法相关寡肽组中的抗氧化寡肽序列，利用蛋白肽结构解析技术，解析在水相和水脂双相体系中的寡肽结构；结合氨基酸定点突变，验证抗氧化相关的活性位点氨基酸和结构特征，揭示寡肽的抗氧化机制。本项目将为蛋白核小球藻作为可持续蛋白质资源的研究和应用提供理论基础和方法体系，有助于为解决食源性寡肽研究中的共性关键问题提供新方案。

蛋白核小球藻可为食品工业提供丰富的可持续蛋白质资源，抗氧化寡肽是其深入研究和应用的切入口。食源性抗氧化寡肽在食品领域已具备相对成熟的研究基础和广泛应用价值，然而抗氧化寡肽的作用机制仍不清楚。通过三年的研究，本项目整体上按时完成工作内容，完成了阐明蛋白核小球藻源蛋白质酶法转化生成寡肽组的分子组成、基于定量构效关系模型挖掘鉴定新型抗氧化寡肽、最终揭示抗氧化寡肽的作用机制这一研究目标。本项目取得的研究成果主要包括：1）蛋白核小球藻蛋白水解产物的寡肽分子组成和抗氧化性依赖于酶法转化途径，蛋白酶和酶解时间是影响寡肽分子组成和抗氧化能力的主要因素，水解产物的寡肽分子组成和抗氧化性随酶解时间延长呈动态变化，而非持续性增加或降低；2）针对由5-10个氨基酸残基组成的抗氧化寡肽，构建了基于DPPH自由基清除能力的抗氧化寡肽定量构效关系模型，结合多肽组学分析，从蛋白核小球藻蛋白水解产物中筛选出AGWACLVG、IDLAY、YPLDL、WVTPI、GEFPGDY等10条新型抗氧化寡肽，并对寡肽的抗氧化能力进行了体外验证；3）我们构建了一系列抗氧化寡肽突变体，表明芳香族氨基酸和含硫氨基酸是抗氧化寡肽发挥抗氧化能力的关键氨基酸，抗氧化寡肽的氨基酸序列组成会影响其抗氧化能力，同时，抗氧化寡肽在水溶性和脂溶性体系中的结构特征存在显著差异，抗氧化寡肽一般通过两种或两种以上的机制叠加发挥抗氧化作用。本项目解决了蛋白核小球藻源抗氧化寡肽研究中的科学问题，促进了蛋白核小球藻及其功能寡肽的深入研究，推动了蛋白核小球藻资源在食品领域的应用和开发，在食源性功能寡肽领域具有广阔的应用前景。