基于氨基酸描述符对血管紧张素转化酶抑制五肽定量构效关系分析
Quantitative Structure-Activity Relationship Analysis of Angiotensin-Converting Enzyme Inhibitory Pentapeptides Based on Amino Acid Descriptors
摘要本研究收集近些年报道的血管紧张素转化酶(angiotensin converting enzyme,ACE)抑制五肽的氨基酸序列及抑制活性(半抑制浓度(half maximal inhibitory concentration,IC50)),建立ACE抑制五肽肽库,并将其氨基酸残基用Z-scales、VHSE和SVHEHS氨基酸描述符分别进行表述,以氨基酸残基的疏水性、立体性以及电性参数作为自变量,ACE抑制五肽的lg IC50作为因变量,利用Matlab软件用偏最小二乘法建立ACE抑制肽定量构效关系(quantitative structure-activity relationship,QSAR)模型,结果发现基于Z-scales描述符构建的ACE抑制五肽QSAR模型R2为0.641 1,Q2为0.536 9,模型预测五肽Gln-Arg-Pro-Asn-Met具有较高的ACE抑制活性,预测IC50为0.051 7 μmol/L,实测IC50为(0.040 0±0.008 3)μmol/L,预测值与实测值误差为0.011 7 μmol/L;基于VHSE描述符构建的QSAR模型R2为0.763 6,Q2为0.508 1,模型预测五肽Leu-Arg-Ala-Phe-Gln具有较高的ACE抑制活性,预测IC50为0.043 8 μmol/L,实测值为(0.027 3±0.005 3)μmol/L,误差为0.016 5 μmol/L;基于SVHEHS描述符构建的QSAR模型R2为0.840 5,Q2为0.400 5 μmol/L,模型预测五肽Tyr-Phe-Pro-Phe-Gln具有较高的ACE抑制活性,预测值为0.005 5 μmol/L,实测值为(0.0312±0.004 2)μmol/L,误差为0.025 7 μmol/L.3种建模方法对比发现,基于SVHEHS描述符构建的模型拟合能力最强,但是其预测能力较弱,而Z-scales和VHSE描述符所建模型能很好地对五肽进行QSAR分析,通过模型分析发现ACE抑制肽活性与其氨基酸的疏水特征呈负相关,与立体特征呈正相关.将3种ACE抑制肽与ACE蛋白(2X8J)进行分子对接,结果表明3种ACE抑制肽均可与ACE蛋白进行结合.本研究可为开发ACE抑制肽药物提供新手段,为开发和利用食源性ACE抑制肽提供理论基础.
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