多肽組學(xué)（Piptidomics）這個(gè)術(shù)語產(chǎn)生于1996年，是對(duì)分子量小于10000的蛋白質(zhì)（多肽）的全面分析，可以說是蛋白質(zhì)組學(xué)的一部分。多肽組學(xué)是以機(jī)體內(nèi)源性多肽和低分子量蛋白質(zhì)為研究對(duì)象，研究多肽組的結(jié)構(gòu)、功能、變化規(guī)律及其相關(guān)關(guān)系。多肽組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)都是基因組學(xué)的補(bǔ)充，多肽可以體現(xiàn)不同生理病理?xiàng)l件下蛋白的合成、加工和降解過程，同時(shí)對(duì)基因的表達(dá)、物質(zhì)代謝等過程又有調(diào)節(jié)作用，因此多肽組學(xué)被認(rèn)為是連接蛋白組學(xué)和代謝組學(xué)的"橋梁"。

在不斷尋找能夠改善和維持健康狀態(tài)并防止慢性變性疾病發(fā)作的健康化合物的過程中，生物活性肽代表了這一類相關(guān)的分子。多肽可以作為天然成分存在于食物中，也可以通過母體蛋白質(zhì)的化學(xué)或酶水解產(chǎn)生。多肽參與人體的許多生理功能，如胃腸、心血管、免疫、內(nèi)分泌和神經(jīng)系統(tǒng)。

許多研究證明，各種動(dòng)物和植物基質(zhì)含有生物活性肽，它們的日常食用與降低患慢性疾病的風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)。特別是，牛奶和乳制品被認(rèn)為是多肽的最重要來源，能夠調(diào)節(jié)生理和代謝功能，從而對(duì)人類健康產(chǎn)生有益影響。與蛋白質(zhì)相比，多肽代表了更高生物利用度的(必需)氨基酸形式，并且可以發(fā)揮多種促進(jìn)健康的作用，包括礦物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、免疫調(diào)節(jié)、抗高血壓、抗菌和抗氧化活性。

乳酸菌的蛋白水解活性概述，在食品發(fā)酵過程中將肉類、乳制品和植物來源的蛋白轉(zhuǎn)換為生物活性肽：

Current Opinion in Food Science 2021 06;（51-59）
 

多肽是生物體內(nèi)天然存在的生物活性物質(zhì)，迄今在生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的已有上萬種，作為激素、神經(jīng)遞質(zhì)、細(xì)胞生長(zhǎng)因子等信號(hào)分子參與體內(nèi)眾多生理功能。作為藥物也已超過70年，多肽藥物包含用于疾病預(yù)防、診斷和治療的多肽或其修飾物，越來越多的多肽藥物被開發(fā)并應(yīng)用于臨床，已廣泛應(yīng)用于腫瘤、肝炎、糖尿病等疾病的預(yù)防、診斷和治療。

多肽藥物主要來源于內(nèi)源性多肽或其他外源性多肽。內(nèi)源性多肽是人體固有的內(nèi)生性多肽，包括腦啡肽、胸腺肽、胰臟多肽等。外源性多肽包括蛇毒、唾液酸、蜂毒、蛙毒、蝎毒、水蛭素和蒼蠅分泌的殺菌肽等。隨著現(xiàn)代生物科技的發(fā)展，已經(jīng)可以通過計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)與篩選、最后人工合成某些活性多肽。

多肽藥物發(fā)現(xiàn)策略，可以識(shí)別大量多肽序列，通過合成或是重組技術(shù)獲得，并能夠針對(duì)治療靶點(diǎn)進(jìn)行篩選：

Nat Rev Drug Discov 2021 04;20(4)
 

多肽組學(xué)技術(shù)流程
 

多肽組學(xué)技術(shù)優(yōu)勢(shì)

• 高效：提高提取樣本內(nèi)源性多肽效率;
• 高通量：同時(shí)對(duì)多個(gè)樣本的內(nèi)源性多肽進(jìn)行研究；
• 高特異性：非抗體依賴，不存在抗體的交叉反應(yīng)；
• 定性定量：實(shí)現(xiàn)內(nèi)源性多肽的定性，定量分析;
• 破壞度�。罕ＷC提取多肽的天然性；
• 高靈敏度：利用高靈敏度、高分辨率質(zhì)譜平臺(tái)進(jìn)行檢測(cè)。

案例賞析

1.乳制品研究方向

Peptidome profiles and bioactivity elucidation of buffalo-milk dairy products after gastrointestinal digestion

水牛乳制品胃腸消化后的多肽和生物活性分析

ref="https://link.biomart.cn/?target=https%3A%2F%2Fbook.yunzhan365.com%2Fjtuc%2Ffvlg%2Fmobile%2Findex.html">發(fā)表期刊：Food Research International

ref="https://link.biomart.cn/?target=https%3A%2F%2Fbook.yunzhan365.com%2Fjtuc%2Ffvlg%2Fmobile%2Findex.html">影響因子：IF=4.972

研究背景：

世界牛奶產(chǎn)量在過去幾十年翻了一番，水牛在過去幾年中提供了世界牛奶總產(chǎn)量的約13%(國(guó)際乳制品聯(lián)合會(huì)，2014年)，年增長(zhǎng)率約為3%。與牛奶相比，水牛奶的總固體、脂肪(7-8%)和蛋白質(zhì)(4.2-4.5%)含量更高(平均脂肪和蛋白質(zhì)含量分別為3.9%和3.2%)。水牛奶也比牛奶含有更少的膽固醇、更多的生育酚和維生素A。目前許多研究集中在從單一水牛蛋白質(zhì)中釋放的多肽上，從未對(duì)水牛奶商業(yè)乳制品進(jìn)行過全面研究。本文作者進(jìn)行水牛奶乳制品的多肽組學(xué)研究。對(duì)六種水牛乳制品（Grana, Ice Cream, Mozzarella, Ricotta, Scamorza ,Yoghurt）進(jìn)行了體外模擬胃腸消化。分離的多肽消化物通過高分辨率質(zhì)譜進(jìn)行表征并進(jìn)行特異性的生物活性評(píng)估。此研究可以推動(dòng)制藥部門發(fā)現(xiàn)新的活性化合物，并推動(dòng)乳制品行業(yè)利用水牛奶作為功能性基質(zhì)來實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)健康的產(chǎn)品。

研究結(jié)果：

多肽的分子量統(tǒng)計(jì)

六種牛奶制品胃腸消化后多肽的生物活性
 

 

2.生物醫(yī)藥方向

Exploiting the human peptidome for novel antimicrobial and anticancer agents

抗微生物和抗癌多肽的開發(fā)

發(fā)表期刊：Bioorganic & Medicinal Chemistry

影響因子：IF=3.073

研究背景：

傳染病和癌癥是引起死亡的主要原因，對(duì)公共衛(wèi)生構(gòu)成重大挑戰(zhàn)。固有的免疫防御機(jī)制保護(hù)我們免受病原體入侵和惡性腫瘤的發(fā)展�？刮⑸�物藥物的耐藥性正在增加，目前大多數(shù)癌癥治療是針對(duì)所有增殖細(xì)胞，并伴有嚴(yán)重的副作用。因此，非常需要開發(fā)針對(duì)傳染病和腫瘤發(fā)展的治療方案。人體內(nèi)含有抗微生物肽(AMPs)，代表抵御入侵微生物的第一道防線。其他內(nèi)源性肽和小蛋白質(zhì)，如防御素、細(xì)胞因子和趨化因子，協(xié)調(diào)先天免疫和適應(yīng)性免疫，并調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的增殖和擴(kuò)散。內(nèi)源性多肽在天然抗微生物免疫和調(diào)節(jié)癌細(xì)胞存活、增殖和遷移中起關(guān)鍵作用。因此，它們對(duì)于許多生理和病理過程是重要的，對(duì)于藥物開發(fā)具有廣闊的前景。系統(tǒng)地開發(fā)多肽以獲得新的抗菌、抗病毒和抗癌肽，將有助于發(fā)現(xiàn)新的活性和功能，并提高我們對(duì)抗病毒和細(xì)菌入侵的第一道先天性免疫機(jī)制的理解。這些多肽為抗癌和抗微生物治療帶來了巨大的希望，越來越多的肽化合物正在進(jìn)入臨床試驗(yàn)。迄今為止，已有60多種美國(guó)食品和藥物管理局批準(zhǔn)的肽上市，預(yù)計(jì)這一數(shù)字將在此后大幅增長(zhǎng)，目前有140種候選肽藥物正在臨床試驗(yàn)中。針對(duì)AMPs和ACPs的人類肽體的系統(tǒng)和全面分析應(yīng)該會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)新型多肽療法的發(fā)展。

從體液或組織勻漿樣本中獲得多肽：

3.疾病標(biāo)志物研究方向

Bioinformatic Analysis of the Wound Peptidome Reveals Potential Biomarkers and Antimicrobial Peptides

傷口的多肽生物標(biāo)志物和抗微生物肽研究

發(fā)表期刊：Frontiers in Immunology

影響因子：IF=5.085

研究背景：

感染和愈合緩慢的傷口會(huì)增加醫(yī)療保健行業(yè)的成本。改進(jìn)診斷工具，實(shí)現(xiàn)感染的早期預(yù)防，將為患者個(gè)人和社會(huì)帶來巨大利益。作者開發(fā)了一種多肽組學(xué)方法，用于表征創(chuàng)傷液中的內(nèi)源性多肽。這項(xiàng)工作定義了一個(gè)人體傷口液的多肽工作流程，對(duì)多肽的定性分析表明個(gè)體患者樣本之間具有明顯的差異，這種數(shù)據(jù)集可以作為傷口愈合期間評(píng)估感染和炎癥的潛在生物標(biāo)志物。作者專注于建立算法來尋找潛在的生物標(biāo)志物，這些生物標(biāo)志物可用于未來的臨床研究。在本研究中，作者應(yīng)用生物信息學(xué)方法來研究質(zhì)譜生成的關(guān)于急性傷口液體、非感染傷口和感染金黃色葡萄球菌的傷口的多肽數(shù)據(jù)并利用Python的算法建立和驗(yàn)證研究多肽的工作流程，為關(guān)于創(chuàng)傷環(huán)境的研究提供了新的視野。

技術(shù)路線：

研究結(jié)果：

組內(nèi)和組間多肽差異以及蛋白質(zhì)底物分布的差異

感染樣本中抗菌活性增加