Using in silico methods to obtain bioactive peptides of whey
Authors: Рязанцева Ксения Александровна , Агаркова Евгения Юрьевна 
Published: May 2021

Целью данного исследования являлся скрининг биопептидов, высвобождаемых из белков молочной сыворотки с использованием базы данных BIOPEP. В задачи работы входили оценка сывороточных белков как потенциальных предшественников биоактивных пептидов с последующей оценкой их потенциальной биологической активности, моделирование ферментативного гидролиза и оценка полученного пептидного профиля. Объектами исследований являлись белки молочной сыворотки и ферментные препараты трипсин EC (3.4.21.4), химотрипсин EC (3.4.21.1) и алкалаза (EC 3.4.21.62). Методы исследований включали in silico анализ с использованием базы данных BIOPEP-UWM™. В результате исследований в бета-лактоглобулине была определена наибольшая частота встречаемости гипотензивных пептидов, ингибирующих ангиотензин-I-превращающий фермент (АПФ) (A=0,5528), и противодиабетических, ингибирующих дипептидилпептидазу IV (ДПП-IV) (A=0,6584), суммарная доля которых составила более 65 % среди всех потенциальных биопептидов. Наилучший результат при дальнейшем моделировании in silico гидролиза бета-лактоглобулина был получен с использованием трипсина, химотрипсина и алкалазы. Показано, что данные ферменты способствуют выделению пептидов с высокими значениями IC50: гипотензивные (VY [41-42] (IC50 = 7,1 мкМ), VF [80-81] (IC50 = 9,2 мкМ), VY [41-42] (IC50 = 7,1 мкМ), IIAEK [70-74] (IC50 = 63,7 мкМ), VR [122-123] (IC50 = 141мкМ) и противодиабетические (VL [91-92] (IC50 = 74 мкМ), IPAVF (IC50 = 44,7 мкМ), VR [122-123] (IC50 = 52,8 мкМ). Данные проведенного биоинформационного подхода определили условия для последующего воспроизведения на реальных пищевых белковых системах.

The aim of this study was to screen for biopeptides released from whey proteins using the BIOPEP database. The tasks of the work included: assessment of whey proteins as potential precursors of bioactive peptides with subsequent assessment of their potential biological activity, modeling of enzymatic hydrolysis and assessment of the obtained peptide profile.The objects of the study were whey proteins and enzyme preparations trypsin EC (3.4.21.4), chymotrypsin EC (3.4.21.1) and Alcalase (EC 3.4.21.62). Research methods are included in silicoanalysis using the BIOPEP-UWM ™ database. As a result of studies on beta-lactoglobulin, the highest frequency of occurrence of antihypertensive peptides that inhibit angiotensin-I-converting enzyme (ACE) (A = 0.5528) and antidiabetic peptides that inhibit dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV) (A = 0.6584) was obtained, the total share of which was more than 65 % among all potential biopeptides. The best result in further in silico modeling of beta-lactoglobulin hydrolysis was obtained using trypsin, chymotrypsin, and alkalase. These enzymes were shown to promote the release of peptides with high IC50 values: hypotensive (VY [41-42] (IC50 = 7.1 μM), VF [80-81] (IC50 = 9.2 μM), VY [41-42] (IC50 = 7.1 μM), IIAEK [70-74] (IC50 = 63.7 μM), VR [122-123] (IC50 = 141 μM) and antidiabetic (VL [91-92] (IC50 = 74 μM), IPAVF (IC50 = 44.7 μM), VR [122-123] (IC50 = 52.8 μM). The data of the bioinformatic approach carried out determined the conditions for subsequent reproduction on real food protein systems.