什么是抗氧化肽

低濃度的自由基在各種人體生物功能中起著至關(guān)重要的作用，包括凋亡和蛋白質(zhì)磷酸化過(guò)程。然而，在人體內(nèi)過(guò)多的自由基往往與阿爾茨海默病、癌癥和其他慢性疾病等疾病有關(guān)。因此，發(fā)現(xiàn)安全、高效且易得的抗氧化劑以預(yù)防自由基對(duì)細(xì)胞的有害影響或減輕其負(fù)面影響至關(guān)重要。抗氧化肽是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)片段，它們?cè)隗w內(nèi)可以幫助對(duì)抗氧化應(yīng)激。抗氧化肽可以幫助中和這些自由基，減少它們對(duì)細(xì)胞的損傷，從而保護(hù)身體免受疾病和衰老的影響。

挑戰(zhàn)與方法

從頭抗氧化肽設(shè)計(jì)的概述圖。(a) 基礎(chǔ)（預(yù)訓(xùn)練）生成模型。(b) 用于預(yù)測(cè) AOP 的微調(diào)模型。(c) 用于預(yù)測(cè)生成序列的抗氧化活性的分類(lèi)模型。根據(jù)五重分類(lèi)評(píng)估開(kāi)發(fā)了五個(gè)模型。(d) 從微調(diào)模型中生成了最多 8 個(gè)氨基酸的 5 萬(wàn)條肽序列。(e) 根據(jù)生成的肽的新穎性和獨(dú)特性對(duì)其進(jìn)行過(guò)濾。(f)使用抗氧化劑分類(lèi)模型過(guò)濾剩余生成的肽，并基于所有五個(gè)分類(lèi)模型的輸出概率將結(jié)果與0.99或更大的閾值相交。(g) 兩個(gè)肽毒性預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器在 122 個(gè)剩余肽序列上的交集。(h) 使用 Levenshtein 距離對(duì)剩余序列進(jìn)行聚類(lèi)，并選擇每個(gè)聚類(lèi)的質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)。(i)對(duì)12個(gè)肽進(jìn)行DFT計(jì)算，并根據(jù)其性質(zhì)選擇6個(gè)肽。(j) 實(shí)施 DPPH 清除測(cè)定。(l)實(shí)施羥基清除測(cè)定。(k)實(shí)施溶血測(cè)定。

隨后，作者采用遷移學(xué)習(xí)來(lái)對(duì)作者的模型進(jìn)行微調(diào)，特別是用于生成AOPs。從微調(diào)模型獲得的所有數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)分類(lèi)，以確定其清除活性。這種分類(lèi)依賴(lài)于一個(gè)訓(xùn)練有關(guān)抗氧化劑數(shù)據(jù)集的模型，以及從兩個(gè)不同服務(wù)器評(píng)估其毒性。經(jīng)過(guò)這一嚴(yán)格的過(guò)濾過(guò)程，編制了最終的肽列表。這些肽進(jìn)一步通過(guò)對(duì)其序列進(jìn)行聚類(lèi)分析，并選擇質(zhì)心肽進(jìn)行后續(xù)研究。密度泛函理論（DFT）計(jì)算被用來(lái)評(píng)估分子屬性，包括最高占據(jù)分子軌道（HOMO）、最低未占據(jù)分子軌道（LUMO）和HOMO–LUMO能隙。這些參數(shù)作為本研究中肽抗氧化劑排序的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)這些計(jì)算參數(shù)，作者選擇了六種肽作為進(jìn)一步調(diào)查的候選物。隨后，作者通過(guò)合成和測(cè)試所選擇的肽，證明了通過(guò)2,2-聯(lián)苯基-1-苯基肼（DPPH）、羥基和溶血試驗(yàn)，作者將能夠識(shí)別非溶血性AOPs。所有實(shí)施的過(guò)程如圖2所示。在追求強(qiáng)大的抗氧化肽的過(guò)程中，作者采用了多方面的策略，以發(fā)現(xiàn)生成的肽是否能夠同時(shí)展現(xiàn)出抗氧化清除活性并通過(guò)利用分子動(dòng)力學(xué)（MD）模擬抑制Keap1蛋白。Keap1-Nrf2蛋白相互作用（PPI）在調(diào)節(jié)Nrf2方面起著關(guān)鍵作用，Nrf2是一種轉(zhuǎn)錄因子，通過(guò)控制含有200多個(gè)抗氧化反應(yīng)元件（ARE）的基因的轉(zhuǎn)錄來(lái)保護(hù)細(xì)胞免受氧化應(yīng)激的影響。Keap1與Cullin3-RBX1復(fù)合物結(jié)合在一起，通過(guò)細(xì)胞負(fù)向結(jié)合，促進(jìn)其泛素化和蛋白質(zhì)體降解，從而對(duì)Nrf2起到負(fù)調(diào)控作用。氧化應(yīng)激是各種病理狀況的主要促發(fā)因素，突顯了打破Nrf2/Keap1 PPI的重要性。

結(jié)論