2020年(生物科技行業(yè))海洋生物活性肽研究進展

1、（生物科技行業(yè)）海洋生物 活性肽研究進展20XX年XX月多年的企業(yè)咨詢豉問經驗.經過實戰(zhàn)驗證可以落地機行的卓越管理方案，值得您下載擁有海洋生物活性肽研究進展海洋生物物種的多樣性以及所含化合物的特異性，為海洋生物資源的開發(fā)利用提供了許多機遇和挑戰(zhàn)。 由于海洋存在許多極端環(huán)境， 如高壓 （深海） 、 低溫 （極地、 深海） 、 高溫 （海底火山口）和高鹽等。為了適應這些極端的海洋生境，海洋生物蛋白質無論氨基酸的組成或序列都和陸地生物蛋白有很大的不同。生物活性肽是指那些有特殊生理活性的肽類。同時，海洋生物蛋白資源無論在種類仍是在數(shù)量上都遠遠大于陸地蛋白資源，且且未得到很好的開發(fā)。1 海洋天然生物活性

2、肽天然存在的活性肽包括肽類抗生素、激素等生物體的次級代謝產物以及各種組織系統(tǒng)，如骨骼、肌肉、免疫、消化、中樞神經系統(tǒng)中存在的活性肽。隨著人們對海洋資源認識水平的提高，以及現(xiàn)代生物技術在海洋藥物研究中的應用， RP-HPLC,2D-NMR,TOF-MS, 手性色譜（包括 GC,HPLC） 等技術的發(fā)展，使得對海洋活性肽的研究易于進行。目前研究的海洋活性肽主要包括來源于海鞘、?？?、海綿、芋螺、海星、海兔、海藻、魚類、貝類等的活性肽以及在海洋生物中廣泛分布的生物防御素。1.1 海鞘多肽海鞘 （Ascidian） 屬于脊索動物門，海鞘綱和尾索動物亞門的另外倆個綱稱為被囊動物（ Tunicate ） ，

3、約有2000 種， 海鞘是被囊動物中種類最豐富、含有重要生物活性物質最多的壹類。自 1980 年 Ireland 等從海鞘中發(fā)現(xiàn)壹個具有抗腫瘤活性的環(huán)肽Ulithiacycla-mide以來，不斷有環(huán)肽從此類海洋生物中發(fā)現(xiàn)。最令人矚目的是從加利福尼亞海域及加勒比海中群體海鞘Trididemnumsolidum. 中分離出的3種環(huán)肽DidemninA C,它們都具有體內和體外抗病毒和抗腫瘤活性，其中 DidemninB 的活性最強，對乳腺癌、卵巢癌具明顯的抑制活性。同時，它仍有明顯的免疫抑制活性，體內活性較環(huán)抱霉素A 強 1000 倍，有望成為新型抗腫瘤藥1.2 海葵多肽?？?(Anemone)

4、 是另壹類富含生物活性物質的海洋生物。 文獻報道從海洋生物?？刑崛〉玫降娜芗毎曰钚噪目煞譃?3 類： (1) 存在于 16 種?？械那柿字种菩詨A性多肽，平均相對分子質量在1500021000之間。(2)從Metridrumsenile屬?？蟹蛛x得到的具膽固醉抑制活性肽，其平均相對分子質量在80000 左右。( 3 )從Aiptasupalli-da 屬?？蟹蛛x提取的、活性未知的 Aipta-siolysinA 多肽。1.3 海綿多肽海綿 (Sponge) 是最低等的多細胞動物， 結構較簡單， 但作為壹個特殊生物群體含有極豐富的生物活性物質。 富含活性多肽的海綿包括離海綿目、 外射海

5、綿目、 石海綿目、 軟海綿目、 硬海綿目。 Jaspamide 是從斐濟和幾內亞海域離海綿目 Jaspis 屬海綿中分離得到的環(huán)肽。實驗證明該肽具有殺傷線蟲活性和細胞毒活性，其結構的全合成已經完成。GeodiamolidesA,B 是從加勒比海離海綿目 Geodiasp. 屬海綿中分離得到的環(huán)肽成分。具有細胞毒活性，利用 NMR和X-射線晶體衍射分析已確定其化學結構。CelenamidesAD是 從東太平洋硬海綿目中分離得到的具乙酞化的小肽，體外實驗證明具有降低血色素的作用。1.4 芋螺多肽芋螺 (Conus) 是海洋腹足綱軟體動物，其在獵取魚、海洋蠕蟲、軟體動物時常分泌壹系列毒性物質，稱為芋

6、螺毒素(Conotoxin) 。經過近 20 年的研究已發(fā)現(xiàn)的芋螺毒素有近百種，主要包括“-芋螺毒素、科-芋螺毒素、3 -芋螺毒素、8-芋螺毒素。大多為由1030個氨基酸殘基組成的小肽，富含2 對或 3 對二硫鍵，是迄今發(fā)現(xiàn)的最小核酸編碼的動物神經毒素肽，也是二硫鍵密度最高的小肽。其活性和蛇毒、蝎毒等動物神經毒素相似，可引起動物出現(xiàn)驚 厥、顫抖及麻痹等癥狀。1.5 海星多肽從燙灼或自主運動的壹種海星所分泌的體液中分離純化到壹種自主刺激因子。凝膠電泳分析表明該肽的相對分子質量為 1200,HPLC 檢測為單峰組分。具有刺激細胞運動且使之產 生應激反應的功能。1.6 海兔多肽從印度海兔(Dolab

7、ellaauricularia)中分離到10種細胞毒性環(huán)肽 Dollabilatinl 10。其中Dollabilatinl。 對B16黑色素瘤治療劑量僅為1.1聞mL-1 ,是目前已知活性最強的抗腫瘤化合物之壹。1.7 海藻多肽海藻 (Alga) 種類繁多，其中含有的生物活性物質也多種多樣。從培養(yǎng)的藍藻中分離出壹種具有魚毒性、抗菌、殺細胞活性的生物活性肽，已具備大規(guī)模生產能力。 Hor-mothamin是從海藻 Prymnesiumpatellife-rum 中提取的毒素肽，具有溶細胞、細胞毒和神經毒等活性，其作用機制主要是影響腦垂體細胞靜止期的鈣離子通道、提高電壓敏感性鈣離子通道的釋放，促

8、進腦內激素如催乳素的分泌增加而產生作用。從海藻Lyngb-yamajuscula 中分離到壹具有細胞毒活性的環(huán)肽majusculamideC, 它對 X5536 骨髓瘤細胞的抑制效果達到35 。1.8 魚類多肽魚類是人們最早食用的海洋生物之壹， 其體內含有豐富的蛋白質成分， 營養(yǎng)價值相當高。但從其中開發(fā)具有藥用價值的活性物質的研究卻較少。曾有報道從銅吻藍鰓太陽魚中分離且鑒定出 4 種具緩激肽活性的肽類，對魚腸組織細胞具有強烈的刺激作用。仍有研究從大西洋鱈魚( Gadusmorhua ) 、虹蹲 (Ondorhyridusmykis) 、歐洲鰻鱺 (An-guillaanguilla) 等魚類的

9、嗜鉻細胞組織中提取到壹系列的生物活性肽及其類似物，且利用免疫組織化學方法研究其在細胞組織中的作用，發(fā)現(xiàn)此類肽和腎上腺素受體具有壹定的親合性，可能具有控制兒茶酚 類物質釋放的作用。1.9 貝類多欣從海洋貝類的神經元中提取到 2 種神經肽 Pd5 和 Pd6, 它們具有促進神經元產生的活性。利用 HPLC 方法純化且對其氨基酸序列進行了分析?，F(xiàn)已完成其結構的全合成。1.10 生物防御素生物防御素（Defensin）是近年來發(fā)現(xiàn)的壹組新型抗菌活性肽。它們通常都是由3550個氨基酸殘基組成，且分子內富含二硫鍵。由于其具有牢固的分子骨架、廣泛的分布以及生物活性功能，因而對它們的研究已成為當前國際學術界中

10、壹個引人關注的研究熱點。各類抗菌防御素不但在結構上具有相應的保守序列和相似的緊密空間構型，在功能上也都有相似的共性如抗菌、抗病毒能力和細胞毒性作用等。無論“-、如防御素對革蘭陽性和陰性細菌都具有殺傷作用。相對而言，它們對革蘭陽性細菌，顯示了更強的殺傷能力，而植物防御素被認為是真菌生長的有效抑制劑。許多a-防御素如NPI2, HNPI3等已被驗證了對病毒的殺傷作用。各類防御素除具有上述抗菌和抗病毒功效外，對自身細胞似乎也有侵害作用，如已有實驗表明多形核細胞可釋放某種細胞侵害因子，該因子的產生和作用似乎和多形核細胞胞內防御素的含量成正比關系。此外某些防御素仍能殺死腫瘤細胞、淋巴細胞、嗜中性粒細胞和

11、內皮細胞等。其殺傷能力呈現(xiàn)濃度和時間依賴性，通常最適濃度為25100闖mL-1 ,作用 6h 達到最大效力。大量的研究資料表明，防御素和其他類型抗菌肽作用機制相似，它們主要是通過在細胞膜上形成通道，引起細胞離子通道性的失衡和胞內物質的泄漏、進而導致細胞活動的異常。防御素在細胞膜上的通道形成過程和膜的磷脂組成成分和所處的溫度環(huán)境等因素有關。然而，壹旦防御素在膜上形成了通道，上述因素便不會對其通道的活動構成本質的影響。生物防御素的抗菌、抗病毒及其殺傷腫瘤細胞的多重功能效應無疑正展示著它們對物種 生存、抵御侵害以及提高人的生活質量等實際應用中的顯要身價。另壹誘人的前景是，這些防御素由于分子小且具有穩(wěn)

12、定的分子結構等優(yōu)點，又為當今研制多肽新藥提供了理想的分子設計骨架和模板。2 海洋酶解生物活性肽天然存在的活性肽大部分或含量微少，或提取難，不足以大量生產供給所需；化學人工合成又費時費力， 成本昂貴； 因此， 人們更多地把目光投向開發(fā)蛋白酶解產物這條途徑上來。2.1 水解營養(yǎng)蛋白生產生物活性肽的理論基礎過去，人們壹直未對利用貯藏蛋白，如花生、大豆、小麥等種子蛋白等和動物營養(yǎng)蛋白如乳蛋白水解制備生物活性肽給予應有的重視，可是當下科學家逐漸注意到：在營養(yǎng)蛋白的多肽鏈內部可能普遍存在著功能區(qū)，選擇適當?shù)牡鞍酌杆?，這些多肽有可能被釋放出來，從而制備各種各樣的生物活性肽。從生物進化上見，營養(yǎng)和貯藏蛋白應

13、該是從功能蛋白進化而來的，因為原始的生物是不可能合成大量此類蛋白的。當生物進化到需要為后代發(fā)育提供營養(yǎng)時，它不可能憑空制造出壹種營養(yǎng)蛋白，最好的方法就是通過若干功能區(qū)（結構域 ,Domain）DNA “組裝”出營養(yǎng)或貯藏蛋白基因。所以，在不同的營養(yǎng)和貯藏蛋白的多肽中可能廣泛存在著不同的功能區(qū)，選擇適當?shù)牡鞍酌妇涂蓪⑵溽尫懦鰜?，仍原其功能特性，通過這種方法能夠獲得相當廣泛的生物活性短肽。從免疫學見，盡管不同的生物都具有功能上非常相似的蛋白質，可是由于其非功能區(qū)存在著較大氨基酸差異，所以不能互相使用，因為生物正是通過免疫系統(tǒng)識別自身蛋白和外來蛋白的這些非功能區(qū)的差異來清除異己和保持自身穩(wěn)定性的。如

14、果我們把注意力放在這些具有不同生理功能的生物活性短肽上，則我們可能有效地避免免疫排斥反應的困擾。例如，乳轉鐵蛋白用于注射可能會產生免疫排斥反應，但如果用其水解所得到的短肽，就可能安全地用于注射。再如實驗證明免疫活性肽和白細胞介素相似，能夠激活T 細胞和巨噬細胞，從而增強機體免疫力，雖然它來源于動物蛋白，但研究表明它可能安全地用于醫(yī)藥。從生物多樣性來見，生物的各種功能大多來自蛋白質的多樣性。這是由于 20 種氨基酸在排列成不同長度的多肽鏈時，具有天文數(shù)字的多樣性。所以 20 個氨基酸殘基組成的多肽，其序列多樣性足能夠勝任所有生物的所有功能。也就是說，理論上所有的生物功能肽都可能以短肽的形式找到。

15、由于生物對營養(yǎng)蛋白和貯藏蛋白需求量很大，基因表達率自然很高。因此，這些蛋白在自然界蘊藏量極大。 通過蛋白酶水解這些蛋白所獲得的生物活性肽具有很多優(yōu)點： 原料廉價，成本低，安全性好，不需要很高級的實驗條件和很貴重的儀器設備，便于工業(yè)化生產。大量文獻表明，該研究領域發(fā)展很快，已經受到了各國科學家和政府的高度重視，在短短的幾年里就有眾多的生物活性肽被辨認出來且進行了系統(tǒng)研究。有些生物活性肽已經作為保健食品和藥物實現(xiàn)了工業(yè)化生產，且取得巨大的經濟效益，如酪蛋白磷酸肽(Caseinphosphopeptides,CPPs) 和類嗎啡因子等。綜上所述，生物活性已展示了非常好的開發(fā)和應用前景。2.2 海洋蛋

16、白源是開發(fā)生物活性肽的重要資源之壹種類繁多的海洋蛋白氨基酸序列中，潛在著許多具有生物活性的氨基酸序列，用特異的蛋白酶水解，就釋放出有活性的肽段。生物活性肽是世界上藥物及保健品研究的熱點，目前通過蛋白酶解生產的活性肽主要來源于陸地的蛋白源，如牛乳酯蛋白、大豆蛋白、玉米醇溶蛋白等。而來自海洋蛋白源酶解的活性肽非常少，但這決不意味著海洋蛋白源的蛋白質氨基酸鏈中沒有潛在的活性肽序列，而主要是由于沒有進行很好的研究開發(fā)。海洋生物資源的優(yōu)化利用和高值化是未來15 年我國海洋高技術發(fā)展的重要研究內容之壹。2.3 酶工程技術應用于海洋蛋白酶解活性肽的研究將陸地微生物發(fā)酵工程和酶工程技術應用于海洋蛋白資源的綜合

17、利用研究，以海洋生物蛋白資源為原料，通過生物酶解、提取、加工，可生產許多酶解陸地蛋白源和化學合成所無法生產的產品和材料，研制出系列天然、高效、新穎的生物活性肽。首先，應大力加強用于海洋蛋白源酶解的專用蛋白酶制劑的開發(fā)。目前國內進行工業(yè)化生產的蛋白酶制劑大多是用于酶解陸地或淡水的蛋白源，由于陸地生態(tài)環(huán)境、淡水生態(tài)環(huán)境和海洋生態(tài)環(huán)境具有很大的差異，海洋生物為了適應所處的特殊的生態(tài)環(huán)境，其氨基酸的組成和序列肯定和源于陸地及淡水生物的蛋白源具有很大的差別。目前進行工業(yè)生產的蛋白酶制劑可能無法高效用于海洋蛋白源的酶解。因此，應從海洋生物體內、海水及海洋污泥中分離、純化可高效酶解不同海洋蛋白源的高產蛋白酶

18、的菌株，對其產酶動力學、酶學性質進行研究，且對其產酶特性進行優(yōu)化。其次，要加強酶工程技術研究。通過酶工程技術現(xiàn)已從海洋低值魚蝦中分離出多種具有抗 高 血 壓 活 性 的 活 性 肽 。 其 氨 基 酸 序 列 如 下 ： C8 肽 （ 沙 丁 魚 ） 為Leu-Lys-Val-Gly-Val-Lys-Gln-Tyr;C11肽 （ 沙 丁 魚 ） 為Try-Lys-SerPhe-Lys-Ile-Lys-Gly-Tyr-Pro-Val-Met， C8 肽 （ 金 槍 魚 ） 為Pro-Thr-His-Ile-Lys-Trp-Gly-Asp;C, 肽（南極磷蝦）為 Leu-Lys-Tyr, 但這項工

19、作只是開始，仍有很多工作要做。2.4 利用海洋低值魚類及水產品度棄蛋白源進行酶解活性肽的高值化開發(fā)向海洋索取食物、功能蛋白和特殊活性物質，已成為世界各沿海國家海洋開發(fā)的壹項重要內容。如對低值魚及水產加工廢棄物進行水解、提取等深加工，制成水解魚蛋白，用作食品添加劑，蛋白強化劑，或用作研制藥物和功能食品的原料，已在世界各國展開。對漁獲物非食用部分的利用更能體現(xiàn)出科學技術如何提高產品的附加值。非食用部分包括低值小雜魚及水產品加工廢棄物， 它們壹般占漁獲物的 28 。 如何開發(fā)這些量大質低的漁 獲物，壹直困擾著水產加工業(yè)。我國當下主要利用低值漁獲物生產魚粉，用于水產養(yǎng)殖和陸地畜禽養(yǎng)殖，但由于加工技術落

20、后，不但產品得率和附加值低，而且嚴重污染近海水域。水產品加工廢棄物許多被直接丟棄而未被利用，對環(huán)境造成嚴重污染。有的水產品加工廢棄物蛋白質含量很高，采用生物技術方法將其部分轉換成優(yōu)質魚濃縮蛋白和活性肽，將具有良好的開發(fā)前景。3 海洋生物活性肽的吸收現(xiàn)代生物代謝研究發(fā)現(xiàn)：人類攝取的蛋白質經消化道多種酶水解后，不象以前認為的那樣僅以氨基酸的形式吸收，更多的是以低肽的形式直接吸收。從營養(yǎng)角度評價，二肽、三肽等低肽被人體消化吸收的效率要比同壹組成的氨基酸高，因此可作為食品添加物。這些低肽的滲透壓較氨基酸低，而且在人體小腸部位的通透性也比氨基酸高，因此可提高吸收率。此外，低肽的風味壹般要優(yōu)于單個氨基酸，也不易產生過敏。其中某些低肽不僅能提供人體生長發(fā)育所需的營養(yǎng)物質，且同時具有重要的生理功能，如促進礦物質吸收肽、防治肝性腦病肽，易消化吸收肽、抗菌肽、嗎啡片肽、類嗎啡拮抗肽、血管緊張素轉換酶抑制肽、抑制膽固醇作用肽、機體防御功能肽等。上述功能是原蛋白質或組成氨基酸所不具備的，且許多活性肽的組成氨基酸且不壹定是必需氨基酸，對其營養(yǎng)性影響不大。這就為更充分地利用蛋白質資源，特別是那些原本認為生物效價不高的蛋白質資源提供了新的機遇。4 海洋生物活性肚在養(yǎng)殖業(yè)中的作用活性肽除在保健食品及新藥