蛋白质组学

多肽功能取决于其组成和结构

 科学已证实,天然蛋白质经水解后所产生的多肽具有生物调节功能,而这种功能不被母体蛋白所替代。因此近20年来,科学家们已经改变了蛋白质评价的传统观念,而着眼于研究其多肽产物的功能性,这无疑是现代营养学的一大飞跃。
 任何物质的功能性表现都有其物质基础。蛋白质具有种种功能是因为:1.组成蛋白质的氨基酸的多种排列循序(一级结构)以及其同分异构体而引起的构象改变;2.多层次的空间结构(高级结构)。一级结构决定高级结构,一级结构的确定,有助于阐明一级结构和空间结构的关系,有助于研究生物学功能,有助于揭示一级结构的变化与疾病的关系以及了解生物进化中蛋白质的变化规律等。在确定一级结构后,蛋白质的功能主要决定于空间结构。
 相对蛋白质而言,多肽的一级结构氨基酸数目较少,而高级结构更为简单,一般只有简单的二级结构。但多肽有重要的生物功能,这种功能的表现同蛋白质一样也取决于结构,对多肽来讲,一级结构尤为重要。也就是说,能引起人体反应的多肽才具有功能,而这种功能是取决于其结构的。这里举一个简单的例子阐述结构与功能的关系。
 催产素一级结构:C-Y-I-Q-N-C-P-L-G-NH2;加压素一级结构:C-Y-F-Q-N-C-P-R-G-NH2,这两种物质都是9肽,分子中只有3位和8位氨基酸不同,但两者功能差别非常明显。加压素主要作用是抗利尿、升血压,而催产素主要引起子宫平滑肌收缩。如果末端封闭,则两者都会丧失活性。

 

                    领导关心

 天然蛋白质经酶法水解成为小分子多肽混合物。Phillips和Beuchat认为,随着肽键的断裂,蛋白质水解物发生3种变化:1.带电基团增加亲水性和净电荷增加;2.抗原性减低;3.形成多种不同的肽片断,分子结构变化导致分子内部的疏水基团暴露。这种变化微观上导致蛋白质物化性质的改变,宏观上表现出重要的生物功能,但这种功能产生取决于水解物中有限的肽片断,而不是整个水解物混合多肽的。牛奶蛋白经水解产生许多混合多肽物质,只有含有磷酸化的丝氨酸基团和谷氨酰残基的肽片断才能与矿物质结合而成为矿物质肽。CPP就是从牛奶蛋白水解混合物中经纯化获得的含有磷酸化的丝氨酸基团和谷氨酰残基的肽片断。谷胱甘肽具有清除自由基、抗氧化和延缓衰老等生理功效,它由谷氨酰、半胱氨酸和甘氨酸组成,序列为:Glu-Cys-Gly,其半胱氨酸有一个活性巯基,受两侧基团的保护,它是其生理功能的分子基础。这种基团对细胞有很强的亲和力,可与超氧阴离子结合,清除自由基,还能抗脂质过氧化,保护细胞膜。改变这3个氨基酸序列,其功能就不复存在。
 研究肽类物质重要的是研究其功能,这是永恒的课题。仅仅考虑其营养性不是研究生物活性肽的初衷,因此利用天然蛋白质为原料生产多肽并从中分离纯化有功效作用的片断,是多肽应用于食品和保健品的关键所在。大豆肽是大豆分离蛋白中经酶催化反应而获得的多肽混合物,具有降脂、降压、抗氧化等多种功能,显然这些功能取决于混合物中有功效的多肽片断。例如:大豆抗氧化多肽分子量主要分布在300~700之间,主要由酸性氨基酸组成。科学证明,引起血压升高主要是体内血管紧张素转化酶(ACE)活性增加。大豆多肽中降压多肽片断的主要氨基酸组成Asp、Glu、Arg、Leu、Phe等,这些片断可作用于ACE,使其活性降低,还可作用于血管紧张素Ⅰ,使其难以转化为血管紧张素Ⅱ,结果体内血压下降。
 通过我们对多肽功能机理的分析,不难得出这样的结论:多肽的分子结构是其功能的基础,不同的一级结构,产生不同的功能,改变一级结构,其功能会减弱或完全丧失,水解物中混合多肽片断不全都有生物活性,只有能引起体内反应的片断才具有功能。因此,功能肽是指从混合多肽中分离出来的并能引起体内产生相应变化的多肽片断。







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