摘  要：本文借助生物信息学手段对高粱蛋白进行虚拟酶解，通过活性预测和理化性质筛选出 11条目标肽段。经网络药理学分析，分别得到与高血压、糖尿病相关的267、621 个关键靶标，并确定关键通路。最终筛选出 CAAF、HFL 和 CAAFL3 条新颖肽进行分子对接，其主要通过范德华力、常规氢键、疏水相互作用等影响靶点。该研究为高粱蛋白源潜在活性肽的高效开发提供了新思路。

       关键词：高粱肽；虚拟筛选；网络药理学；生物活性；分子对接

       近年来，全球高血压、高血糖等慢性疾病患病率逐年攀升。高血压疾病治疗关键靶点为血管紧张素转化酶（angiotensin converting enzyme，ACE）。T2DM则因胰岛素分泌不足导致血糖失衡，主要通过二肽基肽酶-4（Dipeptidyl peptidase-4，DPP-4）刺激胰岛素分泌 降低血糖 。高粱 富含醇溶蛋白（Sorghum Kafirin）和疏水性氨基酸，是制备 ACE 抑制肽和DPP-4 抑制肽[1]的优质来源。但传统实验筛选方法存在周期长、成本高的问题。虚拟筛选技术可快速实现蛋白模拟水解、活性预测等，且已逐渐应用于活性肽研究。因此，本研究通过虚拟酶解挖掘高粱源降压降糖活性肽，并结合网络药理学解析其作用机制，为高粱多值化资源开发提供依据。

       1  材料与方法

       1.1  虚拟酶解和理化性质预测

       高粱蛋白序列来自蛋白数据库（UniProt），分别为 Kafirin PSK8、 Kafirin PGK1 和 Kafirin PSKR2。将 3 条高粱蛋白序列复制到 BIOPEP-UWM[2]在线平台进行虚拟酶解。以 PeptideRanker为活性预测工具，再根据 BIOPEP-UWM 活性肽数据库筛选未报道的活性多肽，并通过 ADMET2.0 预测其药代动力学性质。

       1.2  网络药理学分析和通路富集

       将 1.1 中 筛 选 到 的 多 肽 通 过 数 据 库SwissTargetPrediction搜索获得靶点。运用 GeneCards数据库，以“hypertension”和“diabetes”为关键词检索获得靶点基因，分别与多肽靶点取交集。再导入STRING 数据库，选择“homo sapiens”，设置置信度>0.7，进行搜索获得 PPI 网络，然后导入 Cytoscape 3.10 进行可视化分析。同时，核心靶点通过 Metascape 平 台分析，物种选择“Homo sapiens”，且设置 P<0.01，获取 GO 富集和 KEGG 富集分析结果。

       1.3  分子对接

       基于 1.2 中筛选到的多肽和核心靶点准备受体蛋白和配体。通过AutoDock Tools 对受体蛋白进行修饰处理，然后运行Autodock Vina 进行分子对接，最后通过 PyMOL 软件可视化对接结果。

       2  结果与讨论

       2.1  高粱蛋白的虚拟酶解与理化性质

       使用胰蛋白酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、蛋白酶K 和胰凝乳蛋白酶分别对高粱蛋白进行虚拟酶解，获 得 299 条 肽 段 。 删 掉 重 复 序 列 后 ， 通 过PeptideRanker 评分≥0.5 筛选潜在活性肽段，并与BIOPEP-UWM 数据库对比。结果表明，20 条具有DPP-4 抑制活性，16 条具有 ACE 抑制活性，29 条为未报道的新颖肽。

       29 条新颖肽的相对分子质量在 700 g/mol 以下，多数肽段水溶性较差。在无毒性前提下，以水溶性好、PeptideRanker 得分>0.8、BBB+、HIA+、Caco- 2+为指标 ，最终筛选出满足 3 个及以上指标的SWQ、QPF 等 11 条肽段进行分析。

       2.2  高粱蛋白潜在新颖肽的靶点分析

       筛选的 11 条肽段的调控靶点与疾病关键靶点取交集，高血压相关核心靶点 28 个（图 1A），糖尿病相关 50 个（图 1B）。图 1C、D 可视化网络分析发现高血压 PPI 网络含 22 个节点，糖尿病 PPI 网络含41 个节点、93 条边,图标越大、颜色越深，靶基因关联度越高。高粱肽降血压关键靶点为 AGTR1、ACE等 ， 降 血糖关键靶 点 为 STAT3、ACE、MMP9 和SIRT1 等。这与徐豆丽[3]在清香型酒糟降糖肽FFGPG中发现的 STAT3、MMP9、SIRT1 一致。

       2.3  高粱蛋白潜在新颖肽的 GO 富集和 KEGG 通路分析

       对核心靶点进行富集分析，按 P<0.05 筛选前10 条结果。在防治高血压方面，KEGG 通路排名靠前者为肾素分泌通路、肾素-血管紧张素系统（RAS）及环磷酸鸟苷-蛋白激酶 G（cGMP-PKG）信号通路。肾素分泌通路和 RAS 是改善高血压患者血管功能的重要通路，减少血管紧张素Ⅱ生成，从而降低血压[4]。cGMP-PKG 信号通路通过 cGMP 激活蛋白激酶 G（PKG），上调其表达水平，促使 Ca2+浓度下调，最终实现血管舒张，达到降压效果[5]。在糖尿病防治方面，核心靶点 KEGG 通路主要为糖尿病并发症中的 AGE-RAGE信号等通路。AGE-RAGE 通路会激活炎症因子释放，诱导胰岛 β 细胞凋亡，减少胰岛素分泌等，因此抑制该通路可以预防并治疗糖尿病并发症[6] 。基于此，发现 CAAF 在防治高血压方面潜力较大且关联肾素分泌通路及 cGMP-PKG信号通路，而 CAAF、HFL、CAAFL 被推测具备较好的糖尿病防治活性，且主要关联癌症途径和糖尿病性心肌病通路。

       2.4  高粱蛋白筛选多肽的分子对接分析

       选取具有潜在活性的 CAAF、HFL 和 CAAFL，分别与关键靶点对接，发现所有结合能均小于 0，表明对接过程可自发进行，且结合能越小越稳定。其中 ，CAAF、HFL 和 CAAFL 分 别 与 ACE、EGFR 和SIRT1 蛋白对接的结合能最低，为-7.8、-8.7 和-7.4 kcal/mol，故选这 3 种对接结果进行构效分析。具有降血压潜力的 CAAF 主要通过范德华力、常规氢键与 ACE 的 Gln259、Asp354、Gln355 和 Thr358 发生相互作用。降血糖潜在活性肽 HFL 与 EGFR 蛋白分子的 Val726、Ala743 等形成疏水相互作用力，与Arg841、Lys745、Asp855 通过范德华力和氢键作用。因此，高粱蛋白活性肽可能主要通过范德华力、常规氢键和疏水相互作用等氨基酸残基作用相关靶点，进而影响相关信号通路发挥活性。

       3  结论与展望

       本研究通过在线数据库对高粱蛋白 3 条蛋白序列进行虚拟酶解，得到 299 条肽段，其中 24 条肽段已被报道具有降血糖和降血压等活性。经理化性质、药代动力学分析，筛选出 11 条肽段，分别得到与高血压和糖尿病相关的 267 和 621 条关键靶标，并基于网络药理学分析得出防治高血压关键靶点为AGTR1、ACE，且通过肾素分泌等通路调节。防治高血糖的关键靶点为 STAT3、MMP9 等，经糖尿病性心肌病等通路发挥作用。最终筛选出 CAAF、HFL 和CAAFL3 条肽段进行分子对接，结果表明活性肽主要通过范德华力、常规氢键、疏水相互作用和 τ-τ堆积作用力等影响靶点。

参  考  文  献

［1］ 蔡晓, 戴凌燕, 姜鹏, 等. 响应面优化酶法制备高粱醇溶蛋白 DPP-IV 抑制肽参数［J］. 食品工业, 2021, 42(6): 132- 137.

［2］ PIOTR M, ANNA I, MALGORZATA D. BIOPEP-UWM Database of Bioactive Peptides: Current Opportunities［J］. International Journal of Molecular Sciences, 2019, 20(23): 5978.

［3］ 徐豆丽. 清香型酒糟中酶解多肽的制备及其活性的研究［D］. 太原: 山西大学, 2024.

［4］ XIANG L, ZHENG Z J, GUO X J, et al. Two novel angiotensin I-converting enzyme inhibitory peptides from garlic    protein:     In   silico   screening,   stability, antihypertensive   effects  in  vivo  and  underlying mechanisms［J］. Food Chemistry, 2024, 435: 137537.

［5］  WU Q, LUO F J, HUANG J, et al. Discovery and mechanism of anti-hypertensive effect of a novel tripeptide (SYP) from medicinal fungus Ganoderma lingzhi［J］. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(2): 509-524.

［6］ 苏叶昀, 王丽莉. 中医药通过调控氧化应激通路治疗糖尿病肾病研究进展［J］. 上海中医药大学学报, 2023, 37(3): 92-101.