《International Journal of Biological Macromolecules》：Steric accessibility and binding-site preference of food-derived xanthine oxidase-inhibitory peptides: Multi-site docking, pocket geometry, and tunnel analysis
编辑推荐：
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肽的大小与黄嘌呤氧化酶中的对接位点偏好相关
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较大的食物来源肽更倾向于与FAD区域对接
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不同种子、晶体结构以及盲对接实验得到的位点偏好排名一致
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直径除了影响肽的长度外，没有额外的预测能力
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静态几何结构显示FAD区域的相
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肽的大小与黄嘌呤氧化酶中的对接位点偏好相关
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较大的食物来源肽更倾向于与FAD区域对接
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不同种子、晶体结构以及盲对接实验得到的位点偏好排名一致
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直径除了影响肽的长度外，没有额外的预测能力
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静态几何结构显示FAD区域的相对可及性高于Mo-pt区域
引言
分子对接已成为研究酶-抑制剂相互作用的标准计算工具，能够提供关于结合模式和结构-活性关系的原子级见解[1]、[2]、[3]。在研究食物来源的生物活性肽时，对接技术常用于解释酶抑制的实验观察结果[4]、[5]、[6]。许多研究使用针对活性位点的对接来解读肽与XO（黄嘌呤氧化酶）之间的相互作用[7]、[8]。然而，仅凭活性位点的对接结果并不能确立竞争性抑制，这需要动力学证据的支持。
对于具有深埋活性位点的多结构域酶来说，这一假设尤其成问题。黄嘌呤氧化酶（XO）是一种同源二聚体金属黄素蛋白（约290 kDa），就是这种挑战的典型案例。每个XO亚基包含三个氧化还原活性结构域：一个钼铁（Mo-pt）催化中心、两个铁硫（Fe2S2）传递簇以及一个黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）结构域，这些结构域通过分子内的电子转移途径和配体通道相互连接[9]、[10]。底物如黄嘌呤仅与Mo-pt中心结合，但由于狭窄的通道限制，难以接触到与辅因子相关的区域[11]。食物来源的肽在伸展构象下的最小横截面直径通常超过9 ?，因此在完全伸展构象下难以穿过这些狭窄的通道；然而，短肽可能采取紧凑的构象或在通道入口附近进行相互作用，从而表现出竞争性或混合类型的动力学行为。
尽管存在这种空间限制，已发表的文献中报道的食物来源XO抑制剂肽表现出多种抑制模式：非竞争性[12]、[13]、[14]、[15]、混合型[14]、[15]、[16]、[17]、[18]、[19]以及竞争性[16]、[20]。进一步的研究在来自核桃、马鲛鱼、太平洋鳕鱼和金枪鱼的肽或水解产物中发现了XO抑制活性或抗高尿酸血症效果[21]、[22]、[23]、[24]。这种多样性引发了一个基本问题：如果肽无法通过空间限制到达活性位点，那么竞争性与非竞争性行为背后的结构基础是什么？反之，如果某些肽确实表现出竞争性动力学，它们是否以某种方式穿过了活性位点的通道？最近关于食物来源的抗高尿酸血症剂的研究强调了多种作用机制，包括调节核苷酸代谢酶和尿酸转运蛋白[25]以及调节肠道微生物群[26]，这凸显了需要基于结构的工具来帮助解释实验报告的抑制模式与结合位点偏好之间的关系。
为了解决这个问题，我们整理了来自12项独立研究的23种XO抑制剂肽的横截面数据集，使用三层证据系统（Lineweaver–Burk确认、高斯加速分子动力学（GaMD）推断或对接推断）对其抑制类型进行了分类，并在无辅因子（apo）和有辅因子（holo）条件下进行了系统的多位点对接。我们假设如果空间可及性影响了抑制模式，那么肽的分子大小与结合位点偏好之间应该存在相关性；此外，还包括别构调节和底物通道的构象动态等其他机制，这些机制在这个框架内并未被排除。这项工作提供了对观察到的肽-XO抑制模式多样性的回顾性结构解释，并评估了横截面直径作为这种多样性的计算上可获取的描述符。
节选
肽数据集和证据分类
从12项已发表的研究中整理出了23种XO抑制剂肽，这些研究涵盖了多种食物蛋白来源[11]、[12]、[14]、[15]、[16]、[17]、[18]、[19]、[20]、[27]、[28]、[29]（见表S1）。根据来源研究中最有力的证据，将这些肽分为三类抑制类型：非竞争性（n = 6）、混合型（n = 10）和竞争性（n = 7）。然后应用了三层证据分类系统：第一层（Lineweaver–Burk确认，n = ...）
数据集、证据层次和描述符空间
23种肽的横截面直径范围从9.20 ?（FPSV，4个残基）到15.55 ?（PPNSDIGWRV，10个残基），各组的平均直径分别为12.89 ± 1.45 ?（非竞争性，n = 6）、11.95 ± 1.74 ?（混合型，n = 10）和11.16 ± 1.17 ?（竞争性，n = 7）（表1）。三类抑制类型的直径顺序一致（非竞争性 > 混合型 > 竞争性），第一层主要数据集（n = 19）的Spearman趋势为ρ = ?0.50，p = 0.029。然而，...
结论
本研究显示了肽的分子大小与XO结合位点偏好之间存在显著且稳健的相关性，为食物来源XO抑制剂肽所表现出的抑制模式多样性提供了 quantitative 的结构背景。残基数量是最强的单一预测因子（ρ = ?0.871，p < 0.0001，第一层主要数据）；横截面直径虽然不能提供额外的预测能力，但它提供了将这种相关性与实际通道特征联系起来的几何依据。
CRediT作者贡献声明
Mei-Ling Li：撰写——原始草稿，验证，方法学。Pei-Yu Wu：方法学，数据管理。Cheng-Hong Hsieh：验证，研究。Shang-Ming Huang：可视化，正式分析。Kuo-Chiang Hsu：撰写——原始草稿，监督，方法学，资金争取，正式分析，概念构思。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。
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