来源于栅藻的新型免疫调节肽的分离、鉴定、表征及其功能验证

《Food Bioscience》:Isolation, identification, and characterization of novel immunomodulatory peptides from Chlorella pyrenoidosa and their functional validation

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月02日 来源:Food Bioscience 6.2

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   摘要海洋来源肽因具有显著的免疫调节特性而备受关注。在本研究中,使用体外细胞模型评估了小球藻肽(CPP)的结构特性和免疫调节功效。CPP 处理显著增强了脾淋巴细胞增殖,并显著提高了巨噬细胞吞噬活性,表明其具有作为免疫增强剂的潜力。通过 LC-MS/MS 鉴定出两种新型免疫调节肽

  

摘要

海洋来源肽因具有显著的免疫调节特性而备受关注。在本研究中,使用体外细胞模型评估了小球藻肽(CPP)的结构特性和免疫调节功效。CPP 处理显著增强了脾淋巴细胞增殖,并显著提高了巨噬细胞吞噬活性,表明其具有作为免疫增强剂的潜力。通过 LC-MS/MS 鉴定出两种新型免疫调节肽,VEFYGPDR(Val-Glu-Phe-Tyr-Gly-Pro-Asd-Arg)和 RAPGAPGAVP(Arg-Ala-Pro-Gly-Ala-Pro-Gly-Ala-Val-Pro),分子量分别为 982.46 Da 和 892.50 Da。这两种肽是从使用木瓜蛋白酶和风味蛋白酶制备的、表现出最强免疫调节活性的 CPP 水解物中分离出来的。随后通过凝胶过滤色谱和 HPLC 进行了纯化。分子对接分析显示,这两种肽均能很好地与 toll 样受体 4(TLR4)和 II 类主要组织相容性复合体(MHC-II)结合,预测结合能在 ?7.1 至 ?8.8 kcal/mol 之间。体外功能实验表明,这些肽能强力刺激巨噬细胞活化,特征是吞噬作用增强和 NO 合成上调。在评估的合成肽中,浓度为 1000 μg/mL 的 VEFYGPDR 表现出最高的免疫刺激活性。它使吞噬作用增加至 162.13%,NO 产生量提升至 15.30 μM,并分别使 T 和 B 淋巴细胞增殖增强至 121.88% 和 161.01%。总体而言,这些发现阐明了 CPP 免疫调节作用的分子机制,并支持其作为功能性食品原料或营养保健品用于免疫健康的潜在应用。

引言

微藻是一种生长迅速的光合微生物,能够产生用于食品、能源和废水修复的生物质和生物活性代谢物。全球蛋白质需求的不断增长和环境可持续性的担忧推动了人们对替代蛋白质来源的兴趣。微藻代表了一种极具前景且可扩展的选择,因为它们具有高产率、资源需求少以及适应各种培养系统的特点(Wang et al., 2025)。诸如小球藻等物种被认为是可持续的,因为它们可以在不与耕地竞争的情况下进行培养(Ampofo & Abbey, 2022; Ashraf et al., 2025)。C. pyrenoidosa因其高蛋白含量、良好的氨基酸谱和一般认为安全(GRAS)的地位而日益受到关注(Martínez-Ruiz et al., 2025; Wu et al., 2023; Bakshi et al., 2025)。这些特征使其成为具有多种潜在应用价值的生物活性肽的有前景来源(García Encinas et al., 2025)。
源自小球藻的生物活性肽表现出多种生物活性,包括抗氧化、抗菌、金属螯合、抗高血压和免疫调节作用(Karabulut et al., 2024)。免疫调节肽通常较短,由 2-10 个氨基酸组成,既包含疏水残基也包含亲水残基。Pro、Lys 和 Arg 残基的存在尤为重要,因为它能增强生物活性并促进与免疫细胞的相互作用(Santiago-López et al., 2016)。先前的研究表明,免疫调节活性通常与带正电荷的氨基酸有关,包括精氨酸、赖氨酸和组氨酸(Rivera-Jiménez et al., 2022)。小球藻-11 肽通过调节免疫系统和抑制 LPS 诱导的 NO 产生而表现出抗炎特性,使其在免疫疗法和管理炎症性疾病方面具有益处(Cherng et al., 2010; Shih et al., 2013)。尽管已报道了几种源自微藻的免疫调节肽,但只有少数得到了详细记录。鉴定出了五种来自 Synechococcus sp. VDW 的抗炎肽,包括 VVVLRDGAVQQLGTPR、AILQSYSAGKTK、ALNKTHLIQTK、LLVHAPVK 和 IPDAHPVK(Suttisuwan et al., 2019),突显了微藻来源肽用于免疫调节的潜力。这些发现为在本研究中鉴定和评估源自小球藻的免疫调节肽提供了参考。两种源自微藻Navicula incerta的肽,VEVLPPAEL 和 PGWNQWFL,显示出与 HepG2/CYP2E1 细胞的体外活性(Kang et al., 2012)。然而,尽管对免疫调节肽的兴趣不断增加,但关于源自小球藻的生物活性肽的研究仍然有限,其免疫调节潜力需要进一步探索(Chatterjee & Sivashanmugam, 2024)。因此,本研究旨在鉴定源自C. pyrenoidosa的肽并调查其免疫调节活性,为将其作为功能性食品原料的潜在应用提供见解。
Dai 等人 和 Xu 等人 探讨了免疫调节肽,通过体外和体内实验模型探索其结构 - 功能关系。此外,巨噬细胞和淋巴细胞通常用于评估免疫调节作用,因为巨噬细胞是先天和适应性免疫反应的关键调节者。这些细胞通过执行吞噬作用、产生细胞因子和呈递抗原来促进宿主防御(Dai et al., 2014; Xu et al., 2014)。包括分子对接在内的计算方法是实验方法的补充,通过预测肽靶点并阐明免疫调节机制,有效地将肽结构与生物功能联系起来。
尽管众多研究集中在开发不同食物来源的功能肽,但关于源自小球藻的免疫调节肽及其潜在分子机制的信息有限。本研究使用体外模型系统地调查了 CPP 的结构特征和免疫调节活性。分离并鉴定了生物活性最强的 CPP 组分,并评估了它们对巨噬细胞活化、淋巴细胞增殖和细胞因子调节的影响。进一步进行了分子对接分析,以探索这些肽与关键免疫受体 TLR4 和 MHC-II 之间的结合相互作用,为了解其潜在的免疫调节机制提供见解。本研究为 CPP 介导的免疫调节的分子基础提供了新的见解,并突出了源自C. pyrenoidosa的肽作为有前景的功能性食品原料或免疫健康应用营养保健品候选者的潜力。

章节片段

材料

小球藻粉来源于中国青岛科海生物科技有限公司。木瓜蛋白酶(100,000 U/g)和风味蛋白酶(15,000 U/g)由广西南宁庞博生物工程有限公司提供。RAW 264.7 细胞系购自美国弗吉尼亚州马纳萨斯的美国典型培养物保藏中心细胞库。ELISA 试剂盒由江苏景美生物技术有限公司提供。一氧化氮测定试剂盒来源于碧云天生物技术。

小球藻肽的制备

水解度(DH)和蛋白质得率是评估酶在蛋白质水解中效率的关键因素(Pekkoh et al., 2025)。使用木瓜蛋白酶和风味蛋白酶进行复配酶解。以不同比例混合酶解提高了 DH、氮回收率和免疫调节活性。在总酶浓度为 1.5% 且木瓜蛋白酶与风味蛋白酶比例为 1:1 时,DH 达到 16.0%,氮回收率达到 49.85%,如(图 1A 和 B)所示。而脾淋巴细胞

CRediT 作者贡献声明

阿兹卡·阿什拉夫: 写作 – 初稿,软件,资源,方法论,调查。 杨婷婷: 软件,方法论,调查。 库尔希德·艾哈迈德: 写作 – 审阅与编辑。 侯虎: 写作 – 审阅与编辑,监督,资金获取

未引用参考文献

He et al., 2021; Liu et al., 2020; Nongonierma and FitzGerald, 2014; Roepstorfe, 1984; Weaver, 2024; Wen et al., 2021.

伦理声明

本研究符合 ARRIVE(动物研究:体内实验报告)指南。本研究经中国海洋大学学术委员会科学伦理委员会批准。(批准号:SPXY2026041301)

利益冲突声明

作者确认不存在可能被视为影响本研究结果或解释的财务、商业或个人关联。

利益冲突声明

? 作者声明,没有已知的竞争财务利益或个人关系可能影响本论文中报告的工作。

致谢

本工作得到了 国家重点研发计划 的资助(2025YFD2400200),青岛市关键技术研究项目(25-1-1-gjgg-53-hy),全国博士后研究人员资助 计划(编号: GZC20251972),以及海洋食品加工与安全控制国家重点实验室开放竞争项目(20250401)。
阿兹卡·阿什拉夫 | 杨婷婷 | 库尔希德·艾哈迈德 | 侯虎
中国海洋大学食品科学与工程学院海洋食品加工与安全控制国家重点实验室,山东省青岛市桑梓路 1299 号,266404,中华人民共和国中国
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