導(dǎo) 讀

近日，澳門科技大學(xué)中藥機(jī)制與質(zhì)量全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室伍建林教授和李娜教授團(tuán)隊(duì) (以下簡稱團(tuán)隊(duì)) 在雙一區(qū)SCI頂級(jí)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(bǔ)充封面文章 。澳門科技大學(xué)博士研究生董萍萍為第一作者，通訊作者為中藥機(jī)制與質(zhì)量全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(bǔ)血、養(yǎng)顏、強(qiáng)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(xué)揭示。為解決這一科學(xué)問題，團(tuán)隊(duì)首次提出并建立了一種整合肽組學(xué)、特征分子網(wǎng)絡(luò)以及時(shí)空代謝組學(xué)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(shí)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(diǎn)

• 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(shí)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(gè)阿膠來源的環(huán)二肽，12個(gè)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(shí)間

• 含脯氨酸/羥脯氨酸的環(huán)二肽具有神經(jīng)保護(hù)活性。

研究結(jié)論

• 本研究通過整合肽組學(xué)、特征分子網(wǎng)絡(luò)和靶向時(shí)空代謝組學(xué)三種技術(shù)，首次系統(tǒng)揭示了阿膠在體內(nèi)的動(dòng)態(tài)消化吸收過程。通過對(duì)服用阿膠后不同時(shí)間點(diǎn)的小腸內(nèi)容物進(jìn)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(shí)后主要以小分子寡肽為主。進(jìn)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(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)分子特征，其相對(duì)豐度以餅圖顏色直觀顯示。通過比對(duì)空白組和服藥組的節(jié)點(diǎn)差異，研究成功識(shí)別出一類獨(dú)特的環(huán)二肽信號(hào)簇。在后續(xù)的靶向代謝組學(xué)研究中（圖3），團(tuán)隊(duì)建立了專門的環(huán)二肽數(shù)據(jù)庫進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)品，進(jìn)一步驗(yàn)證了其化學(xué)結(jié)構(gòu)。

• 研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步對(duì)不同時(shí)間點(diǎn)的胃、小腸、盲腸內(nèi)容物及血清樣品中的環(huán)二肽進(jìn)行了時(shí)空分布分析，系統(tǒng)比較了其在不同部位和時(shí)間點(diǎn)的含量。藥代動(dòng)力學(xué)分析顯示環(huán)二肽在血液中具有較長的滯留時(shí)間（圖4），部分化合物如 cyclo(Pro-Hyp)在24小時(shí)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(yùn)及其與腸道菌群的相互作用提供了新的思路。在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)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(xì)胞的存活率。其中，cyclo(Hyp-Ala) 表現(xiàn)出最強(qiáng)的神經(jīng)保護(hù)作用，使細(xì)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?jǐn)?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(shí)化合物的含量，綠色代表0.5小時(shí)的含量，黃色代表1小時(shí)，粉色代表2小時(shí)，紅色代表4小時(shí)。

圖3. (A) 環(huán)二肽標(biāo)準(zhǔn)品的色譜圖。(B) 血清（上）和標(biāo)準(zhǔn)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(jí)質(zhì)譜圖。

圖4. 口服阿膠后24小時(shí)內(nèi)（0、0.17、0.5、1、2、4、8、12、24小時(shí)）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(lán)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(hù)活性。（A）環(huán)二肽提高了被谷氨酸損傷的 HT-22 細(xì)胞的細(xì)胞活力。（B）環(huán)二肽提高了被過氧化氫損傷的 HT-22 細(xì)胞的細(xì)胞活力。（C）通過分子對(duì)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(duì)照組相比：p<0.05#，p<0.01##）。

伍建林

伍建林，現(xiàn)任中藥機(jī)制與質(zhì)量全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 (澳門科技大學(xué)) 教授，博士導(dǎo)師。兼任中國分析測試協(xié)會(huì) (CAIA) 理事、亞太醫(yī)學(xué)生物免疫學(xué)會(huì)基礎(chǔ)免疫分會(huì)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(xué)、微生物組學(xué)、多肽組學(xué)和蛋白組學(xué)的基于問題導(dǎo)向的質(zhì)譜多組學(xué)整合分析技術(shù) (POMIMS)，并廣泛應(yīng)用于臨床疾病診斷和機(jī)制研究、藥物發(fā)現(xiàn)和藥食同源復(fù)雜體系多譜精細(xì)解析、活性評(píng)價(jià)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(xué)家榜單。申請(qǐng)和授權(quán)國際專利5項(xiàng)，國內(nèi)專利25項(xiàng)。

李 娜

李 娜，現(xiàn)任澳門科技大學(xué)中藥機(jī)制與質(zhì)量全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(duì)藥物的活性及毒性成分進(jìn)行分析分離、結(jié)構(gòu)鑒定、藥物毒性的作用機(jī)理及生物標(biāo)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(xué)蛋白組學(xué)和代謝組學(xué)分析方法及其在藥物毒性作用機(jī)制等方面的應(yīng)用，在中藥研究方面也具有豐富的經(jīng)驗(yàn)。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(qǐng)國際發(fā)明專利9項(xiàng)，國家發(fā)明專利11項(xiàng)。

董萍萍

董萍萍，澳門科技大學(xué)藥學(xué)博士。主要研究方向?yàn)槭吃葱曰騽?dòng)物來源活性肽的發(fā)現(xiàn)、結(jié)構(gòu)解析與體內(nèi)作用機(jī)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(xiàng)。

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

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