基于虚拟酶解和分子对接的家禽血血红蛋白源亚铁离子螯合肽的筛选与鉴定

推荐：本研究针对传统铁补充剂毒副作用大、家禽血资源利用率低等问题，通过虚拟酶解技术筛选家禽血血红蛋白最佳酶解方案，结合超滤、凝胶色谱分离获得高Fe2+螯合活性的肽段F-4，经LC-MS/MS鉴定和计算机辅助筛选获得6种潜在活性肽，分子 docking 揭示其通过羧基氧/胍基氮等位点与Fe2+稳定结合，为开发新型铁营养强化剂提供理论依据。

　　

铁元素作为人体必需的微量金属，是血红蛋白和多种金属蛋白的核心组分。然而全球范围内铁缺乏症高发，传统铁补充剂如无机铁盐和有机铁盐存在吸收率低、胃肠道刺激等缺陷。与此同时，家禽屠宰过程中产生大量血液副产物，其深加工利用率不足5%，不仅造成资源浪费，还带来环境污染风险。家禽血中富含血红蛋白，其水解产物已被证实具有抗氧化、抗菌等多种生物活性，但针对其亚铁离子（Fe²⁺）螯合功能的研究仍属空白。

安徽师范大学生命科学学院的研究团队在《LWT》发表论文，创新性地将计算机模拟技术与传统酶解方法相结合，系统研究了家禽血血红蛋白源Fe²⁺螯合肽的制备与作用机制。研究人员首先通过BIOPEP平台对鸡、鸭、鹅三种家禽血红蛋白进行虚拟酶解预测，筛选出热蛋白酶（thermolysin）和木瓜蛋白酶（papain）作为最佳水解酶；随后通过实际酶解验证发现鸭血血红蛋白肽的Fe<>螯合率最高达67.94%；进一步采用超滤（1 kDa膜）和Sephadex G-25凝胶色谱分离获得活性组分F-4，经LC-MS/MS鉴定出1316条肽段；最后通过Peptide Ranker等生物信息学工具筛选出6种兼具生物活性与安全性的候选肽，并利用CDOCKER模拟揭示其与Fe²⁺的两种结合模式。

关键技术包括：1）基于UniProt数据库获取血红蛋白序列进行虚拟酶解预测；2）双酶分步水解结合超滤/凝胶色谱分离；3）LC-MS/MS肽段鉴定；4）计算机辅助筛选（生物活性、毒性、致敏性等预测）；5）分子对接（AlphaFold2结构预测+CDOCKER结合模拟）。

研究结果显示：虚拟酶解预测与实验验证高度吻合，鸭血血红蛋白经热蛋白酶水解后产生的二至五肽数量最多（71条），其中54条含潜在螯合活性氨基酸（Asp/Glu/His等）。氨基酸分析发现F-4组分中Glu、Asp、His含量显著提升，分别达6.36%、6.31%和4.85%。分子对接证实4种肽（VYPWTQR、YPWTQRF、KTYFPHF、TYFPHFD）能稳定结合Fe²⁺，其中TYFPHFD结合能最低（-46.4365 kcal/mol），通过β-折叠结构中的Tyr酚羟基和His咪唑环形成多重配位键。

该研究首次阐明家禽血血红蛋白肽的Fe²⁺螯合机制，发现C-末端环状结构和中部β-折叠两种结合构象，其中羧基氧原子是主要结合位点。这不仅为家禽副产物高值化利用提供新技术路径，更为设计安全高效的肽-铁螯合物营养补充剂奠定理论基础。未来研究需进一步验证这些肽段的铁生物利用度及体内功能活性。