一种筛选紫苏白蛋白源糖尿病高血压异病同治多功能肽的方法

本发明涉及生物医药领域，具体涉及一种筛选紫苏白蛋白源糖尿病高血压异病同治多功能肽的方法，该方法基于分子模拟技术。

背景技术：

1、近年来，随着人们生活水平的提高和工作节奏的改变，高血压(hypertension,htn)和ⅱ型糖尿病(type-ⅱdiabete,t2dm)的发病率显著上升。根据世界卫生组织(who)2021年的不完全统计，全球t2dm患者人数达到3.78亿，htn患者人数达到12.8亿。htn和t2dm密切相关，约75％的t2dm患者会发展为htn。高血糖会促进动脉硬化和血栓的形成，从而加重htn。血压升高反过来会导致葡萄糖代谢异常，导致糖尿病患者血糖控制不佳。此外，持续的高血压和高血糖会诱发心血管和肾脏疾病，从而增加患者死亡率。

2、随着对各种疑难疾病的发生和机制的探索，开发针对特定致病分子的特定治疗药物的靶向治疗也得到了迅速发展。血管紧张素转换酶(angiotensin converting enzyme,ace)是肾素-血管紧张素-醛固酮系统(rennin-angiotensin aldosterone system,raas)和激肽释放酶-激肽系统(kallikrein-kinin system,kks)的负调节因子，参与血管紧张素i向血管紧张素ii转化的催化和缓激肽的失活，从而导致血压升高。二肽基肽酶iv(dipeptidyl peptidase-iv,dpp-iv)是一种二肽酶，可降解葡萄糖依赖性促胰岛素肽(glucose dependent insulinotropic peptide,gip)和胰高血糖素样肽-1(glucagon-like peptide-1,glp-1)，从而减少胰岛素分泌，导致血糖增加。因此，同时具有dpp-ⅳ和ace抑制活性的多功能肽有望通过调节t2dm和htn重要靶点实现异病同治。

3、在根据靶点设计的一系列药物治疗方法中，肽基疗法因其来源广泛、毒性小、稳定性好和肠道吸收能力强而受到越来越多的关注。但是生物活性肽在蛋白质序列中是无活性的，需通过蛋白酶酶解从蛋白质中释放出来。然而，从蛋白质水解物中鉴定具有特异性生物活性的可用肽涉及复杂的分离、纯化、鉴定和验证步骤，这些步骤耗时长且价格昂贵。相比之下，计算机辅助酶解和生物信息学筛选活性肽可以克服传统方法的缺点。

4、紫苏(perilla frutescens(l.)britt.)是唇形科常见的一年生草本植物，主要分布在中国、日本、韩国、缅甸、印度尼西亚和俄罗斯。紫苏可药食两用，通常作为油料作物种植。紫苏籽油富含不饱和脂肪酸，含量超过90％。其中，ω-3多不饱和脂肪酸是主要的不饱和脂肪酸类，具有抗炎、改善认知、降低胆固醇、降低结肠癌症发病率、预防心脑血管疾病的作用。目前，作为紫苏油提取的副产品，高蛋白质含量的紫苏籽粕通常被当作废物丢弃或用作动物饲料。然而，紫苏蛋白酶水解物具有抗氧化、抗菌、抗疲劳、抗炎、抗癌和ace抑制活性已被报道，但鉴定出的具有特定活性的肽较少，其在人体的吸收和利用情况也尚不清楚。白蛋白是紫苏籽蛋白质的重要组分，尚未发现其有致敏现象，具有较强的潜在研究价值，目前尚未有基于分子模拟技术筛选紫苏白蛋白源糖尿病高血压异病同治多功能肽的方法。因此提供一种基于分子模拟技术筛选紫苏白蛋白源糖尿病高血压异病同治多功能肽的方法具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明提供一种筛选紫苏白蛋白源糖尿病高血压异病同治多功能肽的方法，该方法是基于分子模拟技术，首先通过biopep-uwm对40条紫苏白蛋白序列进行活性片段预测，发现紫苏白蛋白序列中富含大量具有dpp-ⅳ与ace抑制活性的片段。采用计算机模拟消化紫苏白蛋白，获得能够抵抗胃肠道消化的多肽，并通过相关活性预测及分子对接筛选出同时具有dpp-ⅳ和ace抑制活性的多功能肽，对其实用性进行预测，进一步筛选出无毒、无致敏性、无苦味且无溶血性的多功能肽共2条，即cdaf和ccal。两种多功能肽通过竞争性结合dpp-ⅳ和ace的活性中心，抑制其催化活性，从而发挥降糖和降压的作用。

2、本发明提供的技术解决方案如下：

3、一种筛选紫苏白蛋白源糖尿病高血压异病同治多功能肽的方法，其特殊之处在于，所述方法包括以下步骤：

4、步骤s1，获得紫苏白蛋白序列

5、在ncbi数据库中输入关键词“perilla seed storage albumin”，通过搜索得到所述紫苏白蛋白序列；

6、步骤s2，进行紫苏白蛋白作为dpp-ⅳ、ace抑制肽来源的潜力预测

7、采用生物活性肽数据库biopep-uwm中“batch processing”的“calculate”模块，分析所述紫苏白蛋白序列对应的紫苏白蛋白作为dpp-ⅳ、ace抑制肽来源的潜力；

8、步骤s3，进行计算机模拟消化

9、采用所述生物活性肽数据库biopep-uwm中的“enzyme(s)action”模块，采用蛋白酶对所述紫苏白蛋白进行模拟消化，得到紫苏白蛋白源多肽；

10、步骤s4，进行dpp-ⅳ抑制肽和ace抑制肽的初步筛选

11、先将所述紫苏白蛋白源多肽在peptideranker预测网站中进行潜在生物活性评分，再将符合打分要求的所述紫苏白蛋白源多肽与dpp-ⅳ和ace进行分子对接，筛选出与dpp-ⅳ和ace均对接成功的所述紫苏白蛋白源多肽，即得到紫苏白蛋白源多功能肽，所述紫苏白蛋白源多功能肽具备治疗糖尿病高血压的功效。

12、进一步地，所述方法还包括：

13、步骤s5，进行紫苏白蛋白源多功能肽实用性分析

14、通过toxinpred预测所述紫苏白蛋白源多功能肽的毒性，通过aller top v2.0预测所述紫苏白蛋白源多功能肽的致敏性，通过ibitter-scm预测所述紫苏白蛋白源多功能肽的苦味，通过hemopred预测所述紫苏白蛋白源多功能肽的溶血性，通过admetlab 2.0预测所述紫苏白蛋白源多功能肽的物理化学性质。

15、进一步地，步骤s2中，所述紫苏白蛋白中具有dpp-ⅳ或ace抑制活性片段的出现频率a根据下式表征：

16、a＝a/n

17、式中：

18、a—蛋白质中具有ace抑制活性或dpp-ⅳ抑制活性的片段的数量；

19、n—蛋白质的氨基酸残基数。

20、进一步地，步骤s3中，所述蛋白酶为胃蛋白酶[3.4.23.1]、胰蛋白酶[ec3.4.21.4]和糜蛋白酶[ec 3.4.21.1]。

21、进一步地，所述先将所述紫苏白蛋白源多肽在peptideranker预测网站中进行潜在生物活性评分之前，还包括：

22、将所述紫苏白蛋白源多肽与所述生物活性肽数据库biopep-uwm中已被报道的生物活性肽进行比对，筛选出未被报道过的所述紫苏白蛋白源多肽。

23、进一步地，所述先将所述紫苏白蛋白源多肽在peptideranker预测网站中进行潜在生物活性评分，再将符合打分要求的所述紫苏白蛋白源多肽与dpp-ⅳ和ace进行分子对接，具体为：

24、在peptideranker预测网站中设置得分阈值为0.8，将所述紫苏白蛋白源多肽在peptideranker预测网站中进行潜在生物活性评分，筛选出得分大于0.8的所述紫苏白蛋白源多肽；

25、使用discovery studio软件的libdock模块，将筛选出的所述紫苏白蛋白源多肽与dpp-ⅳ和ace进行分子对接。

26、进一步地，步骤s4中，所述dpp-ⅳ和所述ace的分子晶体结构来自pdb数据库，所述dpp-ⅳ的pdb id为1nu6，所述ace的pdb id为1o8a，进行分子对接前，通过原配体定义对接口袋的位置，设置半径为再删除晶体结构中的水分子和原配体并加氢。

27、进一步地，将筛选出的所述紫苏白蛋白源多肽与dpp-ⅳ和ace进行分子对接后，还包括：

28、筛选出与所述dpp-ⅳ和所述ace进行分子对接得分均大于100的所述紫苏白蛋白源多肽。

29、进一步地，所述进行所述紫苏白蛋白源多功能肽实用性分析，具体为：

30、通过toxinpred预测所述紫苏白蛋白源多功能肽的毒性，通过aller top v2.0预测所述紫苏白蛋白源多功能肽的致敏性，通过ibitter-scm预测所述紫苏白蛋白源多功能肽的苦味，通过hemopred预测所述紫苏白蛋白源多功能肽的溶血性，通过admetlab 2.0预测所述紫苏白蛋白源多功能肽的物理化学性质，筛选出无毒、无致敏性、无苦味、无溶血性的所述紫苏白蛋白源多功能肽，进一步分析所述紫苏白蛋白源多功能肽的物理化学性质

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

32、本发明提供了一种筛选紫苏白蛋白源糖尿病高血压异病同治多功能肽的方法，通过生物活性肽数据库biopep-uwm对40条紫苏白蛋白序列进行活性片段预测，发现对应的紫苏白蛋白中富含大量具有dpp-ⅳ与ace抑制活性的片段。采用计算机模拟消化紫苏白蛋白，获得能够抵抗胃肠道消化的多肽，并通过相关活性预测及分子对接筛选出同时具有dpp-ⅳ和ace抑制活性的紫苏白蛋白源多功能肽，对其实用性进行预测，进一步筛选出无毒、无致敏性、无苦味且无溶血性的多功能肽共2条，即cdaf和ccal。两种紫苏白蛋白源多功能肽通过竞争性结合dpp-ⅳ和ace的活性中心，抑制其催化活性，从而发挥降糖和降压的作用。通过物理化学性质分析表明2种多功能肽的大部分参数指标在期望范围内。cdaf和ccal具有较强的水溶性，意味着两种多肽易溶解于体液中,增加其与吸收部位的接触面,从而增加吸收与生物利用度。