揭示大豆肽高钙结合能力的氨基酸序列特征及其在Caco-2细胞中促进钙吸收的分子机制

本研究针对膳食钙补充剂吸收效率低的问题，通过设计含特征性钙结合结构（Asp近N端中心/连续Asp）的GGDLVS/GDDLVS肽及其钙螯合物，结合Caco-2细胞模型、分子对接和动力学模拟，发现特征结构通过上调TRPV6通道蛋白表达、促进蛋白构象激活显著提升钙吸收，为功能性钙补充剂开发提供新思路。

　　

钙质补充一直是营养健康领域的重要课题，传统钙补充剂如无机钙盐存在吸收率低、稳定性差等问题。随着肽-钙螯合物的兴起，科学家们发现某些食物源肽能显著提升钙的生物利用度，但决定其高效钙结合与吸收的分子特征仍不明确。更关键的是，这些结构特征是否直接影响钙的细胞吸收过程，此前尚未有系统研究。

中国的研究团队在前期工作中发现，大豆肽GGDLVS因N端中心附近的天冬氨酸（Asp）及连续Asp结构展现出卓越的钙结合能力。为探究这些特征结构对钙吸收的调控机制，研究人员设计了两组对比肽：含特征结构的GGDLVS/GDDLVS，以及通过氨基酸位移消除特征的GGLVSD/GDLDVS，并制备相应钙螯合物。通过体外消化稳定性测试、Caco-2细胞Transwell模型、蛋白质印迹等技术，结合TRPV6通道蛋白的分子对接与100 ns分子动力学模拟，揭示了结构-功能的内在关联。

关键技术方法包括：1）基于特征结构设计合成4种六肽并制备钙螯合物；2）模拟胃肠消化评估稳定性；3）建立21天分化的Caco-2细胞Transwell模型监测钙转运；4）Western blot检测TRPV6/Cav1.3通道蛋白及紧密连接蛋白表达；5）AutoDock Vina分子对接与Gromacs动力学模拟分析蛋白-配体相互作用。

研究结果部分：
3.1 高钙结合肽的鉴定与序列设计
通过改变关键氨基酸位置，证实含N端中心Asp或连续Asp的GGDLVS/GDDLVS钙结合量显著高于对照肽，其中GDDLVS-Ca因双Asp结构表现最优。

3.2 肽钙螯合物的抗消化性
胃肠消化后所有肽段回收率>75%，钙保留率>89%，特征结构不影响稳定性。低疏水性（Gravy值<0.5）和无酶切位点的设计保障了消化耐受性。

3.3 细胞活性与转运模型验证
125 μg/mL钙浓度下无细胞毒性。21天培养后TEER值达460-500 Ω·cm²
，ALP活性比2.58，证实模型适用于转运研究。

3.4 钙吸收效率差异
含特征结构的GGDLVS-Ca/GDDLVS-Ca转运量分别比氯化钙高157%和246%，显著优于对照肽（57%/102%），且TRPV6表达上调更显著，而Cav1.3无变化。

3.5 分子机制解析
分子对接显示特征结构肽通过更多氢键（GGDLVS达6个）和疏水作用结合TRPV6通道入口。动力学模拟表明其能降低蛋白回转半径（Rg），增加氢键数量，使TRPV6构象更紧凑稳定。

这项研究首次阐明了大豆肽中Asp富集结构通过"钙结合-通道激活"双途径促进吸收的机制：特征结构不仅增强钙离子螯合，更作为分子"导航器"将钙精准递送至TRPV6通道入口，通过变构激活提升转运效率。该发现为设计"结构导向型"钙补充剂提供了全新策略，未来可拓展至其他矿物元素补充系统。研究团队建议下一步开展动物实验验证体内效果，并探索特征结构在跨膜肽设计中的普适性规律。论文发表于《Journal of Functional Foods》，为功能性食品研发提供了重要理论支撑。