導(dǎo) 讀

近日，澳門科技大學中藥機制與質(zhì)量全國重點實驗室伍建林教授和李娜教授團隊 (以下簡稱團隊) 在雙一區(qū)SCI頂級期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》發(fā)表題目為“In Vivo Atlas of Neuroprotective Cyclic Dipeptides Derived from Food Gelatin Using Peptidomics and Feature-Based Molecular Networking”的補充封面文章 。澳門科技大學博士研究生董萍萍為第一作者，通訊作者為中藥機制與質(zhì)量全國重點實驗室伍建林教授和李娜教授。

阿膠作為藥食同源中藥典型代表，富含大量膠原蛋白，長期以來因其補血、養(yǎng)顏、強身健體等功效被廣泛使用。然而，口服阿膠后膠原蛋白在體內(nèi)如何被消化吸收、活性物質(zhì)如何釋放，仍缺乏系統(tǒng)性的科學揭示。為解決這一科學問題，團隊首次提出并建立了一種整合肽組學、特征分子網(wǎng)絡(luò)以及時空代謝組學的創(chuàng)新研究策略，該方法能夠在復(fù)雜體內(nèi)環(huán)境中識別和可視化阿膠經(jīng)消化吸收入血的外源性活性肽。

研究亮點

• 首次研究了阿膠中的蛋白質(zhì)在體內(nèi)的消化與吸收過程。

• 提出了識別復(fù)雜生物基質(zhì)中外源活性肽的系統(tǒng)策略。

• 在血清中發(fā)現(xiàn)了35個阿膠來源的環(huán)二肽，12個含有脯氨酸/羥脯氨酸的環(huán)二肽有較高含量。

• 含脯氨酸/羥脯氨酸的環(huán)二肽在血液中具有較長的滯留時間

• 含脯氨酸/羥脯氨酸的環(huán)二肽具有神經(jīng)保護活性。

研究結(jié)論

• 本研究通過整合肽組學、特征分子網(wǎng)絡(luò)和靶向時空代謝組學三種技術(shù)，首次系統(tǒng)揭示了阿膠在體內(nèi)的動態(tài)消化吸收過程。通過對服用阿膠后不同時間點的小腸內(nèi)容物進行分析，發(fā)現(xiàn)阿膠中的蛋白質(zhì)在小腸內(nèi)被逐步分解，肽段長度由長鏈逐漸縮短，12 小時后主要以小分子寡肽為主。進一步的特征分子網(wǎng)絡(luò)分析首次發(fā)現(xiàn)了阿膠來源的環(huán)二肽，并揭示了其在小腸、血清等組織中的分布規(guī)律（圖2）。在構(gòu)建分子網(wǎng)絡(luò)中，每個節(jié)點代表一個分子特征，其相對豐度以餅圖顏色直觀顯示。通過比對空白組和服藥組的節(jié)點差異，研究成功識別出一類獨特的環(huán)二肽信號簇。在后續(xù)的靶向代謝組學研究中（圖3），團隊建立了專門的環(huán)二肽數(shù)據(jù)庫進行系統(tǒng)檢索，在血清中共鑒定出35種環(huán)二肽。其中12種含有脯氨酸或羥脯氨酸的環(huán)二肽豐度最高，研究人員通過合成這些環(huán)二肽的標準品，進一步驗證了其化學結(jié)構(gòu)。

• 研究團隊進一步對不同時間點的胃、小腸、盲腸內(nèi)容物及血清樣品中的環(huán)二肽進行了時空分布分析，系統(tǒng)比較了其在不同部位和時間點的含量。藥代動力學分析顯示環(huán)二肽在血液中具有較長的滯留時間（圖4），部分化合物如 cyclo(Pro-Hyp)在24小時后仍能被檢測到。其中含有羥脯氨酸的環(huán)二肽比含有脯氨酸的更穩(wěn)定、更持久。值得關(guān)注的是，在盲腸中觀察到多種環(huán)二肽的二次增加現(xiàn)象，提示這些化合物可能由腸道菌群參與合成，為深入理解蛋白質(zhì)的體內(nèi)代謝命運及其與腸道菌群的相互作用提供了新的思路。在細胞實驗中（圖5），十二種含脯氨酸或羥脯氨酸的環(huán)二肽均顯著提高了谷氨酸和過氧化氫損傷的 HT-22 神經(jīng)細胞的存活率。其中，cyclo(Hyp-Ala) 表現(xiàn)出最強的神經(jīng)保護作用，使細胞存活率由40%提升至約70%。

圖文賞析

圖形摘要

圖1. 工作流程圖

圖2. 小腸和血清中的肽的FBMN結(jié)果。(A)和(B)小腸和血清樣本的總分子網(wǎng)絡(luò)圖，余弦相似度分數(shù)截止值為0.7。(C)和(D)小腸和血清中環(huán)二肽和二肽的分子網(wǎng)絡(luò)。餅圖中黑色代表0小時化合物的含量，綠色代表0.5小時的含量，黃色代表1小時，粉色代表2小時，紅色代表4小時。

圖3. (A) 環(huán)二肽標準品的色譜圖。(B) 血清（上）和標準品（下）中cyclo(Gly-Pro)和cyclo(Gly-Hyp)的色譜圖。Cyclo(Gly-Pro) (C)和cyclo(Gly-Hyp) (D)的二級質(zhì)譜圖。

圖4. 口服阿膠后24小時內(nèi)（0、0.17、0.5、1、2、4、8、12、24小時）胃、小腸、盲腸內(nèi)容物和血清中環(huán)二肽含量的變化。（A）和（B）胃腸道內(nèi)容物中環(huán)二肽的濃度變化。（C）和（D）血清中環(huán)二肽的濃度變化。紅色代表胃內(nèi)容物，黃色代表小腸內(nèi)容物，藍色代表盲腸內(nèi)容物，黑色代表血清。

圖 5. 環(huán)二肽的神經(jīng)保護活性。（A）環(huán)二肽提高了被谷氨酸損傷的 HT-22 細胞的細胞活力。（B）環(huán)二肽提高了被過氧化氫損傷的 HT-22 細胞的細胞活力。（C）通過分子對接檢測環(huán)二肽與 keap-1 的相互作用。（與模型組相比：p<0.05*，p<0.01**；與對照組相比：p<0.05#，p<0.01##）。

伍建林

伍建林，現(xiàn)任中藥機制與質(zhì)量全國重點實驗室 (澳門科技大學) 教授，博士導(dǎo)師。兼任中國分析測試協(xié)會 (CAIA) 理事、亞太醫(yī)學生物免疫學會基礎(chǔ)免疫分會常務(wù)委員、Curr Res Food Sci, Food Sci Hum Well, Phytochem Anal等雜志編委。建立了包括代謝流、羧酸組學、微生物組學、多肽組學和蛋白組學的基于問題導(dǎo)向的質(zhì)譜多組學整合分析技術(shù) (POMIMS)，并廣泛應(yīng)用于臨床疾病診斷和機制研究、藥物發(fā)現(xiàn)和藥食同源復(fù)雜體系多譜精細解析、活性評價及產(chǎn)業(yè)化等。截至目前一共發(fā)表SCI論文150多篇，總影響因子超過1100分。2019以來以第一和通訊作者在Cell Res, Gastroenterology, J Pharm Anal, Metabolism, Anal Chem, Psychiatry Clin Neurosci, Food Hydrocolloid等Q1 Top，及合作在Gut, PNAS, J Hepatol等雜志上發(fā)表發(fā)表SCI論文108篇。入選Stanford University全球前2%頂尖科學家榜單。申請和授權(quán)國際專利5項，國內(nèi)專利25項。

李 娜

李 娜，現(xiàn)任澳門科技大學中藥機制與質(zhì)量全國重點實驗室教授，博士生導(dǎo)師。多年來一直從事藥物相關(guān)的研究工作，主要包括采用各種光譜及色譜技術(shù)，尤其是質(zhì)譜及核磁共振技術(shù)，對藥物的活性及毒性成分進行分析分離、結(jié)構(gòu)鑒定、藥物毒性的作用機理及生物標記物的檢測等，近年來主要專注于基于色譜-質(zhì)譜/核磁共振的化學蛋白組學和代謝組學分析方法及其在藥物毒性作用機制等方面的應(yīng)用，在中藥研究方面也具有豐富的經(jīng)驗。到目前為止，在Trends in Analytical Chemistry, Medicinal Research Reviews, Environmental Science & Technology, Environment International, Journal of Hepatology, PNAS, Analytical Chemistry, Food Chemistry, Journal of Medicinal Chemistry, Analytica Chimica Acta, Journal of Natural Products等SCI雜志上共發(fā)表研究論文100余篇。申請國際發(fā)明專利9項，國家發(fā)明專利11項。

董萍萍

董萍萍，澳門科技大學藥學博士。主要研究方向為食源性或動物來源活性肽的發(fā)現(xiàn)、結(jié)構(gòu)解析與體內(nèi)作用機制研究，以第一作者或者共同第一作者發(fā)表SCI論文6篇 (Biomed. Pharmacother., J. Agric. Food Chem., Molecule等)，總影響因子29.1；授權(quán)中國專利2項。

https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5c08112

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