タンパク質分解系の編集は、その生物活性の可能性を高めます

Editing of the proteolytic system of increases its bioactive potential.

• Chenxi Huang
• Jan Kok

抄録

生物活性ペプチドの発見のための大規模な質量分析ベースのペプチドミクスは、細胞内ペプチド抽出と低分子ペプチドの同定に課題があるため、比較的未開拓の分野です。ここでは、大規模な細胞内ペプチドミクスのための分析パイプラインを提示します。これは、β-カゼインを消化するための「酵素複合体」として使用される、β-カゼインのための最適化されたサンプル調製プロトコル、その細胞内ペプチドームのための抽出方法、およびペプチドミクスデータの解析と可視化手順を含んでいます。さらに、公開されている生理活性ペプチドデータベースを校正し、ウシβ-カゼインから誘導可能な生理活性ペプチドの最適化されたデータベースを得た。このパイプラインを用いて、β-カゼインとインキュベートしたＭＧ１３６３および６つの等原性マルチプルペプチダーゼ変異体の培養物を調べた。その結果、ACE阻害作用、DPP-IV阻害作用、免疫調節機能など、いくつかの生理活性を持つペプチドの明らかに株に依存した蓄積が観察された。この包括的なパイプラインは、他のタンパク質と組み合わせた生理活性ペプチドの発見のためのモデルを提供し、他の細菌にも適用できる可能性があります。乳酸菌の細胞内ペプチドームは、生理活性ペプチドの有望な貯蔵庫である。ペプチド分解経路の標的化された遺伝子工学が LAB のペプチドプールの組成を制御し、興味深い生物活性を持つペプチドを生産することができることをここで示す。私たちの仕事は、細胞ペプチド工場としての可能性をさらに探求するために他の LAB のタンパク質分解システムを変更するためのガイドラインとして使用できます。

Large-scale mass spectrometry-based peptidomics for bioactive peptide discovery is relatively unexplored because of challenges in intracellular peptide extraction and small peptide identification. Here we present an analytical pipeline for large-scale intracellular peptidomics of It entails an optimized sample preparation protocol for , used as an "enzyme complex" to digest β-casein, an extraction method for its intracellular peptidome, and a peptidomics data analysis and visualization procedure. In addition, we proofread the publicly available bioactive peptide databases and obtained an optimized database of bioactive peptides derivable from bovine β-casein. We used the pipeline to examine cultures of MG1363 and a set of 6 isogenic multiple peptidase mutants incubated with β-casein. We observed a clearly strain-dependent accumulation of peptides with several bioactivities, such as ACE inhibitory, DPP-IV inhibitory, immunoregulatory functions. The results suggest that both the number of different bioactive peptides and the bioactivity diversity can be increased by editing the proteolytic system of This comprehensive pipeline offers a model for bioactive peptide discovery in combination with other proteins and might be applicable to other bacteria.Lactic acid bacteria (LAB) are very important for the production of safe and healthy human and animal fermented foods and feed and, increasingly more, in the functional food industry. The intracellular peptidomes of LAB are promising reservoirs of bioactive peptides. We show here that targeted genetic engineering of the peptide degradation pathway allows steering the composition of the peptide pool of the LAB and producing peptides with interesting bioactivities. Our work could be used as a guideline for modifying proteolytic systems in other LAB to further explore their potential as cell peptide factories.

Copyright © 2020 Huang and Kok.