铁核桃蛋白源ACE抑制肽的深度学习筛选与双重血管内皮保护机制研究

本研究针对合成降压药的副作用问题，结合深度学习（AHTPeptideFusion）和胃肠模拟技术，从铁核桃蛋白水解物中筛选出新型ACE1抑制肽（VYLEQ和VLSPQ），其IC50值分别达27.88±2.45 μM和104.75±7.62 μM。分子对接与MD模拟证实VYLEQ通过氢键、范德华力及Zn2+螯合增强ACE1结合稳定性。细胞实验显示二者可提升人脐静脉内皮细胞（EA.hy926）NO释放（最高65%）并抑制ET-1分泌（最高50.16%），为核桃粕高值化利用及高血压功能性食品开发提供理论支撑。

　　

论文解读

高血压作为全球重大健康挑战，现有合成降压药（如卡托普利）存在咳嗽、血管性水肿等副作用。食源降压肽因安全性高备受关注，但传统筛选方法效率低且忽视内皮保护机制。云南农业大学的研究团队聚焦铁核桃（Juglans sigillata Dode）加工副产物——脱脂核桃粕的高值化利用，结合深度学习和多维度验证策略，发现兼具ACE1抑制与血管内皮保护功能的新型活性肽。研究成果发表于《Current Research in Food Science》，为高血压干预提供了新思路。

关键技术方法

1. 胃肠模拟消化：采用胃蛋白酶/胰酶分步水解核桃分离蛋白（WPI），经UPLC-ESI-HRMS/MS鉴定81条胃肠稳定肽；
2. 深度学习筛选：基于AHTPeptideFusion模型（ESM-2算法融合肽描述符）预测36条潜在ACE1抑制肽；
3. 活性验证：通过WST法测定ACE1抑制率，计算IC₅₀值；
4. 互作机制解析：运用AutoDock 4.2进行分子对接，GROMACS 19.5执行100 ns分子动力学（MD）模拟；
5. 内皮功能评估：采用EA.hy926细胞模型，ELISA检测一氧化氮（NO）和内皮素-1（ET-1）分泌水平。

研究结果
3.1 肽筛选与特性
从WPI水解物中鉴定出81条肽段，深度学习预测36条具ACE1抑制潜力（占比44.4%），其中谷氨酸（Glu）、亮氨酸（Leu）、脯氨酸（Pro）和天冬氨酸（Asp）为优势残基（图1）。基于丰度与预测活性，优选四肽（TLEPT/TLEPN/VLSPQ/VYLEQ）进行后续验证。

3.3 ACE1抑制活性
VYLEQ抑制效能最强（IC₅₀=27.88±2.45 μM），较VLSPQ（104.75±7.62 μM）提升3.7倍（图3B）。酸性氨基酸（Glu/Asp）通过负电荷螯合ACE1活性中心的Zn²⁺，是其高活性的关键。

3.4 互作机制深度解析

• 分子对接：VYLEQ与ACE1结合能（-8.8 kcal/mol）高于VLSPQ（-8.4 kcal/mol），形成6个氢键（Asn66等）及关键Zn²⁺螯合作用（图3A）；
• MD模拟：ACE1-VYLEQ复合物RMSD（0.170 nm）、回旋半径（Rg=2.395 nm）稳定性最优，氢键数量（49,227）与持续性证实结合稳固（图4）。

3.5 内皮保护功能

• NO/ET-1调节：300 μM VYLEQ使EA.hy926细胞NO分泌提升65%，ET-1降低29.71%；VLSPQ对应为63.70%和50.16%（图5），呈现剂量依赖性；
• 关键酶互作：二者与内皮型一氧化氮合酶（eNOS）、内皮素转换酶-1（ECE-1）和弗林蛋白酶（Furin）均强结合（亲和能<-7.5 kcal/mol），通过氢键/范德华力调节NO合成与ET-1成熟（图6）。

结论与意义
本研究通过深度学习辅助筛选，首次从铁核桃粕蛋白中鉴定出双重功能肽VYLEQ和VLSPQ：

1. 高效ACE1抑制：VYLEQ通过Zn²⁺
2. 内皮稳态调控：激活eNOS促NO释放，抑制ECE-1/Furin降低ET-1生成；
3. 转化潜力：提升核桃加工副产物附加值，为开发抗高血压功能性食品提供新路径。

研究局限包括缺乏动物模型验证及口服生物利用度数据，未来需深入药代动力学研究。