Evaluación de la proteína de la quinua (Chenopodium quinua Willd.) como fuente de péptidos bioactivos mediante proteólisis in silico

Abstract

La quinua, es un grano andino, muy reconocido por la calidad nutricional y propiedades biológicas de su proteína. La presente investigación evaluó el potencial de la proteína globulina de la quinua como precursora de péptidos con actividades inhibidoras de la enzima convertidora de la angiotensina I (ECA) (efecto antihipertensivo) y de la enzima dipeptidil peptidasa IV (DPP-IV) (efecto hipoglucemiante) usando los enfoques in silico e in vitro. La enzima termolisina fue empleada para la evaluación de la hidrólisis in silico de las globulinas de la quinua: 13S globulin seed storage protein 2-like, 13S globulin seed storage protein 1-like, 11S globulin seed storage protein 2-like y 11S seed storage, empleando la base de datos BIOPEP. Luego de la hidrólisis, mediante el empleo del programa PeptideRanker se seleccionó, de entre todos los péptidos generados de la hidrólisis, a tres de ellos: FPR (Fenilalanina-Prolina-Arginina), YSPHW (Tirosina-Serina-Prolina-Histidina-Triptófano) y IPPG (Isoleucina-Prolina-Prolina-Glicina), como péptidos con bioactividad de interés por sus efectos antihipertensivos y/o hipoglucemiantes. Los tres péptidos, fueron posteriormente evaluados in silico en su estabilidad frente a las condiciones de digestión gastrointestinal (empleando pepsina, tripsina y quimiotripsina, secuencialmente), encontrándose que FPR y YSPHW sufren hidrólisis obteniéndose péptidos de menor tamaño: PR y SPH respectivamente; mientras que el péptido IPPG, se mantuvo intacto; adicionalmente se observó que el primero destacó por su actividad inhibidora de la ECA, el segundo por su actividad inhibidora de la DPP-IV y el último destacó en ambas actividades; resultados que posteriormente fueron evaluados mediante análisis de acoplamiento molecular (docking) in silico, donde se vieron respaldados los hallazgos encontrados. Los resultados encontrados del análisis in silico, fueron posteriormente corroborados mediante evaluación in vitro realizados en un concentrado proteico y en la fracción globulina de la quinua que fueron hidrolizados con termolisina. Los resultados de la presente investigación nos indican que la fracción globulina de la quinua hidrolizada con termolisina puede ser considerada una muy buena fuente para la obtención de péptidos antihipertensivos e hipoglucemiantes.

Quinoa is an Andean grain, well known for the nutritional quality and biological properties of its protein. Thus, the present investigation evaluated the potential of quinoa globulin protein as a precursor of peptides with inhibitory activities of the angiotensin I converting enzyme (ACE) (antihypertensive effect) and of the enzyme dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV) (hypoglycemic effect) using in silico and in vitro approaches. The thermolysin enzyme was used for the evaluation of the in silico hydrolysis of the globulins: 13S globulin seed storage protein 2-like, 13S globulin seed storage protein 1-like, 11S globulin seed storage protein 2-like and 11S seed storage, using the BIOPEP database. After hydrolysis, using the PeptideRanker program, it was selected, among all the peptides generated from hydrolysis, to three of them: FPR (Phenylalanine-Proline-Arginine), YSPHW (Tyrosine-Serine-Proline-Histidine-Tryptophan) and IPPG (Isoleucine-Proline-Proline-Glycine), as peptides with bioactivity of interest for their antihypertensive and/or hypoglycemic effects. The three peptides were subsequently evaluated in silico for their stability against gastrointestinal digestion conditions (using pepsin, trypsin and chymotrypsin, sequentially), finding that FPR and YSPHW undergo hydrolysis, obtaining smaller peptides: PR and SPH, respectively; while the IPPG peptide remained intact; additionally, it was observed that the first one stood out for its ACE inhibitory activity, the second for its DPP-IV inhibitory activity and the last one stands out for both activities; results that were evaluated by molecular docking analysis (docking) in silico, where the findings found were supported The results found from the in silico analysis were later corroborated by in vitro evaluation carried out on a protein concentrate and on the quinoa globulin fraction , hydrolyzed with thermolysin. The results of this research indicate that the globulin fraction of quinoa hydrolyzed with thermolysin can be considered a very good source for obtaining antihypertensive and hypoglycemic peptides.