《Natural Products and Bioprospecting》:Mining anticoagulant peptides from Poecilobdella manillensis by peptidomics analysis
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本研究针对现有抗血栓药物出血风险高的问题,通过肽组学技术从药用菲牛蛭(Poecilobdella manillensis)酶解产物中筛选抗凝肽。研究发现肽段LE-11(LTKFEGVSDEE)可显著延长APTT和TT(P<0.0001),并通过小鼠模型证实其能有效缓解角叉菜胶诱导的血栓形成,中剂量(20 mg/kg)效果优于肝素对照组,为开发新型天然抗凝药物提供了候选分子。
血栓性疾病是威胁人类健康的重大公共卫生问题,心肌梗死、脑卒中等多种危重疾病均与血栓形成密切相关。然而,临床上广泛使用的抗血栓药物存在出血风险,限制了其长期应用。因此,开发高效低毒的新型天然抗凝药物成为研究热点。药用菲牛蛭(Poecilobdella manillensis)作为传统抗凝药材,其活性成分的物质基础尚不明确。
为阐明菲牛蛭抗凝活性的物质基础,研究团队采用仿生酶解技术处理菲牛蛭蛋白,通过DEAE-52阴离子交换柱和CN柱分级纯化,结合UPLC-Q-Orbitrap高分辨质谱(UPLC-Q-Orbitrap HRMS)进行肽段鉴定。利用BIOPEP-UWM数据库和PeptideRanker服务器预测肽段活性,最终筛选出4个候选抗凝肽(LE-11、LR-17、SE-16、YL-17)进行体外体内验证。
关键技术方法
研究通过仿生酶解(胃蛋白酶+胰蛋白酶)处理菲牛蛭蛋白,经DEAE-52柱和CN柱分离活性组分,利用UPLC-Q-Orbitrap HRMS鉴定肽段序列,结合生物信息学工具预测活性,并通过APTT(活化部分凝血活酶时间)、PT(凝血酶原时间)、TT(凝血酶时间)和角叉菜胶诱导的小鼠血栓模型验证功能。实验动物为SPF级BALB/c小鼠(江苏大学实验动物中心提供)。
研究结果
2.1 仿生酶解产物的抗凝活性
SDS-PAGE显示酶解后大分子蛋白(>10 kDa)基本消失,血浆复钙时间(PRT)测定表明酶解产物仍保留显著抗凝活性(P<0.0001)。
2.2 酶解产物的分离纯化
DEAE-52柱分离得到PM-A、PM-B、PM-C三个组分,其中PM-A抗凝活性最强。进一步经CN柱纯化后,PM-A2和PM-A3表现出显著抗凝活性(P<0.0001和P<0.05)。
2.3 质谱分析
从PM-A2和PM-A3中鉴定出1533个分子量<3000 Da(长度<20氨基酸)的肽段,占总肽段的40.76%,符合抗凝肽的典型特征。
2.4 抗凝肽筛选与表征
BIOPEP-UWM预测显示145个肽段具潜在抗血栓活性,结合特征序列(如DEE、RGD等)筛选出26个候选肽。经PeptideRanker评分和理化性质分析,最终选定LE-11等4个肽段,毒性预测均为无毒,稳定性良好(不稳定性指数<40)。
2.5 体外抗凝活性
LE-11可显著延长APTT和TT(P<0.0001),但不影响PT,表明其通过内源性凝血途径和纤维蛋白原转化环节发挥作用。纤维蛋白平板实验显示4个肽段均无直接纤溶活性。
2.6 LE-11的体内抗血栓活性
在角叉菜胶诱导的小鼠血栓模型中,LE-11中剂量组(20 mg/kg)在24小时时尾黑化比率显著低于肝素对照组(P<0.05),组织切片显示其有效抑制血栓内纤维蛋白网络形成。
结论与意义
本研究通过肽组学策略从菲牛蛭中成功鉴定出高活性抗凝肽LE-11,其通过调控内源性凝血途径发挥抗血栓作用,且体内效果优于肝素。该研究不仅明确了菲牛蛭抗凝活性的物质基础,也为开发新型天然抗血栓药物提供了关键候选分子,发表于《Natural Products and Bioprospecting》的成果为血栓性疾病的治疗提供了新思路。