In this study, an angiotensin I-converting enzyme (ACE) inhibitor from squid skin was purified and characterized. Squid (Todarodes pacificus) skin protein isolates were hydrolyzed using six commercial proteases: alcalase, ${\alpha}$-chymotrypsin, neutrase, papain, pepsin, and trypsin. The peptic hydrolysate had the highest ACE inhibitory activity. The ACE inhibitory peptide was purified using Sephadex G-25 column chromatography and reverse phase high-performance liquid chromatography (HPLC) with a $C_{18}$ column. The purified ACE inhibitory peptide was identified and sequenced, and found to consist of seven amino acid residues: Ser-Ala-Gly-Ser-Leu-Val-Pro (657Da). The $IC_{50}$ value of the purified ACE inhibitory peptide was 766.2 ${\mu}M$, and Lineweaver-Burk plots suggested that the purified peptide acts as a noncompetitive ACE inhibitor. These results suggest that the ACE inhibitory peptide purified from the peptic hydrolysate of squid skin may be of benefit in developing antihypertensive drugs and functional foods.
The purpose of this study was the purification and characterization of an angiotensin I converting enzyme (ACE) inhibitory peptide purified from enzymatic hydrolysates of rainbow trout Oncorhynchus mykiss muscle. After removal of lipid, the approximate composition analysis of the rainbow trout revealed 24.4%, 1.7%, and 68.3% for protein, lipid, and moisture, respectively. Among six hydrolysates, the peptic hydrolysate exhibited the highest ACE inhibitory activity. We attempted to purify ACE inhibitory peptides from peptic hydrolysate using high performance liquid chromatography on an ODS column. The $IC_{50}$ value of purified ACE inhibitory peptide was $63.9{\mu}M$. The amino acid sequence of the peptide was identified as Lys-Val-Asn-Gly-Pro-Ala-Met-Ser-Pro-Asn-Ala-Asn, with a molecular weight of 1,220 Da, and the Lineweaver-Burk plots suggested that they act as a competitive inhibitor against ACE. Our study suggested that novel ACE inhibitory peptides purified from rainbow trout muscle protein may be beneficial as anti-hypertension compounds in functional foods.
본 연구는 김의 Maxazyme NNP 가수분해물로부터 여러 단계의 column chromatography 및 HPLC를 통해 ACE 저해 peptide를 분리, 정제하여 이의 분자량과 amino acid sequence를 분석하였다. ACE 저해 효과가 큰 저분자 peptide의 함량이 많은 가수분해물을 얻기 위한 최적의 단백질 가수분해 효소를 선정하기 위하여 시험한 결과, Maxazyme NNP에 의한 가수분해물의 ACE 저해효과가 $37.2\%$로 가장 높게 나타났다 김의 효소 가수분해물로부터ACE 저해 peptide만을 효율적으로 분리하기 위한 추출 조건 시험에서, 색소 제거를 위해서는 diethylether 처리가, 다당류 및 고분자 단백질 제거를 위해서는 $70\%$ ethanol 처리가 각각 선정되었다. 김 가수분해물로부터 ACE 저해 peptide를 분리, 정제하기 위한 첫 단계로 ultrafiltration을 한 결과, 분자량 3,000 이하 분획물의 ACE 저해 효과가 $69.4\%$로 가장 높았으며, 이 분획물을 gel filtration chromatography (Sephadex G-25) , reverse-phase HPLC (ODS & Vydac C-18) 및 gel permeation chromatography (Superdex Peptide HR)와 같은 단계별 column chromatography를 행하여 최종적으로 단일 peptide peak들을 분리하였다. 이들 단일 peptide peak들의 분자량을 Electrospray-Mass Spectrometer로 측정한 결과, 각각 413.48 (S1O2V2V1P),346.86 (S1O2V2V2P) 그리고 320.32 (S2O6V3V1P) dalton이었으며, 이들 peptide의 amino acid sequence는 N-말단으로부터 아미노산 잔기를 분석한 결과, 각각 Val-Gln-Gly-Asn, Thr-Glu-Thr 및 Phe-Arg으로 확인되었다.
A cell-free extract of Saccharomyces cerevisiae containing the angiotensin I-converting enzyme (ACE) inhibitory peptide was treated in a successive simulated gastric-intestinal bioreactor (step 1: amylase digestion, step 2: gastric fluid digestion, step 3: intestinal fluid digestion) to illustrate the absorption pattern of antihypertensive ACE inhibitory peptide, and the ACE inhibitory activities of each step were determined. Total ACE inhibitory activities of step 1, step 2, and step 3 were 55.96%, 80.09%, and 76.77%, respectively. The peptide sequence of each steps was analyzed by MS/MS spectrophotometry. Eleven kinds of representative peptide sequences were conserved in each step, and representative new peptides including RLPTESVPEPK were identified in step 3.
ACE inhibition activity of peptides was measured after 2 months of storage at $4^{\circ}C$ under condition of pH 6.0, 6.5, 7.0, 7.5, 8.0. and the ACE inhibitory activity were changed only slightly. After 2 months of chilled storage ($4^{\circ}C$), no dramatic change and significance was found. This indicates that acidic, neutral, weak alkali conditions did not affect ACE inhibitory activity of those peptides. Among peptide 1134, 1152, and 1155, peptides from thermolysin + protease A hydrolysates, inhibition activity of peptide 1134 and 1152 was decreased significantly at $60^{\circ}C$, however, they showed stable inhibition activity from $70^{\circ}C$ to $100^{\circ}C$ (P<0.001). Also, chromatogram of peptide 1134, 1152, and 1155 was shown that retention time of peptide of $60^{\circ}C$ was not correspond to the retention time of the rest of peptides. This indicated that temperature may change the inhibitory activity and profile of peptides.
An angiotensin converting enzyme (ACE) inhibitory peptide was isolated and purified from the hydrolysates of duck meat protein. Duck meat protein was hydrolyzed using trypsin at 37$^{\circ}C$ for 2 hrs. An ACE inhibitory peptide was purified using membrane filtration, anion exchange chromatography, gel permeation chromatography, fast protein liquid chromatography, normal phase HPLC. The purified inhibitory peptide was identified to be a tetrapeptide, Glu-Asp-Leu-Glu having $IC_{50}$/ value of 85.9 $\mu$M.
고등어 유래의 peptide를 제조하고, Sephadex G-25 column, ODS AQ column, Vydac column, Superdex peptide column을 이용하여 순차적으로 분리, 정제하였으며 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 고등어 선어로부터 두부, 내장 및 뼈를 제거하여 얻은 고등어육의 수율은 $65.5{\%}$였으며, 고등어육의 단백질 함량은 $63.3{\%}$, 그리고 지질함량은 $32.6{\%}$로 나타났다. 지질을 제거하기 위하여 알칼리 처리한 후 동결 건조한 고등어 단백질의 수율은 고등어 육에 대하여 $18.2{\%}$로 나타났고, 고등어 단백질을 효소가수분해하여 제조한 고등어 가수분해물의 수율은 $50.6{\%}$로 나타났다. 고등어 가수분해물 cut-off 1만의 membrane으로 ultrafiltration한 결과, MW 10,000이하가 $79.6{\%}$, 10,000 이상이 $20.4{\%}$였으며, ACE저해효과는 10,000이하 획분이 10,000이상 획분보다 높은 것으로 나타났다. (Table 1). 1만 이하의 획분을 Sephadex G-25 column으로 분획하여, 7개의 획분을 얻었고 (Fig. 1), 이 가운데 MS2획분의 ACE 저해효과가 가장 높았다(Table 2). ACE 저해효과가 가장 좋은 MS2획분을 ODS AQ column으로 분획하석 4개의 획분으로 분획하였고 (Fig.2), 이 가운데 Ms2O3획분의 ACE저해효과가 가장 좋았다 (Table 3). Ms2O3획분을 Vydac column으로 재분획하여 8개의 획분으로 분취하였다(Fig.3), 이 가운데 MS2O3V5획분의 ACE저해효과가 가장 좋았다(Table 4). Superdex peptide column으로 재정제하여 얻은 peptide의 N-말단으로부터 아미노산 배열은 Tyr-Val-Ala으로 ACE저해활성은 IC-(50)이 $1.4{\mu}M$로 나타났다. Matsumura등 (1993)은 가다랭이 가수분해물로부터 분리한 6개의 peptides 가운데 tripeptide의 ACE저해활성이 높았다고 하였으며, 본 연구 결과에서도 유사한 경향을 나타내었다.
안지오텐신(ACE) 저해제는 항고혈 효과를 갖고 있으므로 오랫동안 고혈압의 예방이나 치료에 이용되어 왔다. 본 연구는 재조합 대장균으로부터 새로운 ACE 저해제를 생산하고 정제하며 나아가 이들이 구조-기능 관P를 규명하기 위해 수행되었다. Saccharomyces cerevisiae의 ACE 저해 펩타이드 유전자를 함유하고 있는 재조합 pGEX-4T-3을 대장균 BL21(DE3)로 형질전환 시켰다. 재조합 pGEX-4T-3을 갖고 있는 대장균 BL21(DE3)로부터 생산된 Glutathione-s 전이효소(GST) 융합 단백질을 얻어서 그중 ACE저해 펩타이드를 Sephadex G-25 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 정제된 ACE 저해 펩타이드는 타이로신-아스파틱엑시드-그리신-글리신-발린-페닐알라린-아르기닌-발린-타이로신-트레오닌의 서열을 가진 새로운 decapeptide이었고 ACE에 대하여 경쟁적으로 저해하였다.
젓갈 및 자건품으로 소비량이 많은 멸치의 기능특성해석 및 기능성 조미 소재 제조의 일환으로 단백질 분해효소에 의한 멸치 육단백질 가수분해물의 peptide-nitrogen 생성량과 ACE 저해작용을 검토하였다. 소화효소와 식품공업용 단백질분해효소를 이용한 탈지 멸치육 가수분해물의 $50\%$ ethanol 가용성 peptide-nitrogen 생성량은 반응 8시간을 전후로 하여 거의 일정수준에 도달하였고, ACE 저해효과 역시 높게 나타났다. 따라서, 가수분해 8시간째의 각 효소 가수분해물의 peptide-nitrogen의 함량과 ACE 저해효과를 검토한 결과, 소화효소의 경우, $\alpha$-chymotrypsin으로 가수분해시켰을 때, $50\%$ ethanol 가용성 peptide-nitrogen의 생성량과 ACE 저해효과가 높은 것으로 나타났다 또한, 식품공업용 단백질분해 효소를 사용한 경우는 Alcalase 0.6L를 사용하였을 때가 $50\%$ ethanol 가용성 peptide-nitrogen의 생성량 및 ACE 저해효과가 가장 우수하였고, Protamex에 의해서는 $50\%$ ethanol 가용성 peptide-nitrogen의 생성량은 적었지만, ACE 저해효과는 높게 나타났다. ACE 저해효과가 우수한 멸치육 효소 가수분해물의 $50\%$ ethanol 가용성 획분의 아미노산 조성은 대부분의 가수분해물에서 glutamic acid의 함량이 가장 많았고, 그 다음으로 aspartic acid. cysteine 및 leucine의 순이었다.
홍어를 발효하여 발효기간에 따른 항고혈압 효과를 조사하고 그에 따른 항고혈압성 물질을 분리하기 위해 GPC system을 사용하여 항고혈압 물질을 조 분리하였다. 항고혈압성 물질을 농축하기 위해 홍어 내장 및 가식부 열수 추출물을 대량 포집 하였다. 그리고 그에 따른 ACE 억제효과를 검색하였다. 즉, 홍어 가식 부의 ACE 저해 작용은 2% 첨가시 29%로, 다소 낮으나 상시 섭취될 수 있는 식품이란 측면에서 볼 때 그 유용성이 기대된다고 할 수 있으며 홍어 내장 열수 추출물의 ACE 저해 효과는 시료 2% 첨가의 경우 발효 0일째에 71.0%로 가장 높게 나타났다. 발효가 진행되면서 ACE 저해 효과는 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 ACE 억제효과를 나타내는 성분을 추정하기 위하여 홍어 내장 열수 추출물의 일반성분과 원소분석을 실시한 결과 일반성분 중 순단백질이 58.7%로 가장 높게 나타났으며, 원소분석 결과 C, H, O, N의 성분비가 당류라기 보다는 peptide계인 것으로 나타났다. 또한, 질소화합물의 분석결과 ACE를 억제하는 기능성 peptide의 성분인 Tyr, Phe, Val, His 등이 가식부 보다 많아서 ACE를 억제하는 peptide를 함유하리라 예상되었다. ACE억제 물질을 조 분리하기 위하여 Sephadex G-25 column chromatography에 의해 분자량별로 분획한 결과, 분획물 들의 ACE 저해 효과는 분획물 B(111-160)의 농도 0.2%에서 67.8%로 가장 높은 ACE저해 효과를 나타내었다. 이상의 결과로 미루어 보아 홍어 내장 열수 추출물의 ACE 저해인자는 가열에 대하여 안정한 비교적 저분자의 peptide와 같은 물질이라고 추정할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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