專利名稱:一種蛋白質水解生產(chǎn)活性肽的分析程序的制作方法
技術領域：
一種蛋白質水解生產(chǎn)活性肽的分析程序，本發(fā)明屬于生物活性肽技術領域：
和計算機領域，屬于計算機、生物信息的應用。
背景技術：
蛋白質營養(yǎng)學一直是建立在氨基酸的基礎上，認為人體攝入蛋白質后首先分解成游離的氨基酸，經(jīng)人體吸收后再合成人體需要的各種物質?，F(xiàn)代營養(yǎng)學研究表明，蛋白質經(jīng)消化道酶的作用后，釋放出大小不等的肽段，這些肽段直接被腸道吸收，具有生物活性作用，調節(jié)生理活動?；钚噪牡墓δ芘c其氨基酸組成與排列有關，不同蛋白質的一級結構含有不同功能的肽片段。因此，在酶法水解蛋白質生產(chǎn)功能性活性肽的過程中，蛋白質原料的選擇是生產(chǎn)相應功能活性肽的基礎，而選擇具有不同酶解位點的酶，卻是生產(chǎn)活性肽的關鍵。迄今，有關獲得生物活性肽的大量研究，主要集中在蛋白質和蛋白酶的篩選以及酶解條件的優(yōu)化上，研究者往往隨機選擇蛋白質與蛋白酶。然而，隨著生物信息學的發(fā)展及生物活性肽研究的深入，越來越多蛋白質的一級結構及活性肽的氨基酸序列得到闡明，蛋白酶的酶切位點也越來越明確，為從原料蛋白質中尋找已知序列的生物活性肽提供了基礎。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種蛋白質水解生產(chǎn)活性肽的分析程序，通過現(xiàn)代生物信息學技術與計算機技術相結合，使酶法水解蛋白質制備生物活性肽的工作上升至定性、定量的水平。
本發(fā)明的技術方案利用MS Access軟件分別建立蛋白質數(shù)據(jù)庫、活性肽數(shù)據(jù)庫和作為系統(tǒng)的后端數(shù)據(jù)庫的蛋白酶數(shù)據(jù)庫，蛋白質數(shù)據(jù)庫中存儲常見食物蛋白質氨基酸的一級序列等信息，活性肽數(shù)據(jù)庫存儲活性肽的氨基酸序列等信息，蛋白酶數(shù)據(jù)庫存儲蛋白酶的酶切位點等信息。
利用MS VB軟件編寫“生物活性肽搜尋與酶解模擬系統(tǒng)”程序，使程序具有調用后臺的三個數(shù)據(jù)庫，進行讀取、分析蛋白質數(shù)據(jù)庫、活性肽數(shù)據(jù)庫、蛋白酶數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)活性肽搜尋、活性肽功能預測、蛋白質模擬水解等功能。程序人機界面顯示輸入、輸出信息，并可把分析結果存儲在相應的文件中。
(1)活性肽搜尋在程序打開之后輸入要搜尋的目標肽序列，選擇要搜尋的目標蛋白以后，點擊“簡單搜尋”或者“詳細搜尋”，程序界面相應給出搜尋結果，用于初步預測目標蛋白中目標肽的含量。
(2)活性肽功能預測輸入目標肽序列，程序通過把序列已知，但功能未知的目標活性肽與活性肽庫中肽進行比較，比對目標肽與肽庫中已知序列、已知功能肽的重合度，輸出信息，預測目標活性肽的功能。
(3)蛋白質模擬水解選擇目標蛋白和選擇用來水解目標蛋白的酶后，程序在計算機上模擬選定酶的酶切位點水解目標蛋白，并對水解的片段與肽庫中已知序列、已知功能的肽進行重合度比對，程序界面給出預測水解片段的功能。
蛋白質數(shù)據(jù)庫內(nèi)容為大米蛋白質2550條、小麥面筋蛋白質767條、黃豆蛋白質1932條、花生蛋白質393條、玉米7673條、綠豆蛋白質157條、豇豆206條、豌豆783條、毛豆5條；燕麥123條、蕎麥29條、牛奶626條、馬鈴薯3554條、紅薯562條、山藥73條、茭白17條、金針菜2條、金針菇5條、香菇67條、無花果2656條、杏119條、椰子45條、栗子143條、南瓜子192條、杏仁434條、榛子626條。
活性肽數(shù)據(jù)庫內(nèi)容為抗菌肽735種、血管緊張素轉化酶抑制肽357神、免疫調節(jié)肽137種、阿片肽76種，抗菌肽序列比較長，一般不低于30個氨基酸，其它活性肽序列長度從2到20個氨基酸不等，組成的氨基酸均為常見的20種L型氨基酸，而且氨基酸側鏈不帶任何修飾。
蛋白酶數(shù)據(jù)庫內(nèi)容為EC 3.4.23.1、EC 3.4.23.2、EC 3.4.23.3、EC 3.4.21.83、EC 3.4.24.40、EC 3.4.21.80、EC 3.4.21.63、EC 3.4.21.64、EC 3.4.21.81以及胰蛋白酶的酶切位點EC 3.4.23.1Phe1-Val，Gln4-His，Glu13-Ala，Ala14-Leu，Leu15-Tyr，Tyr16-Leu，Gly23-Phe，Phe24-Phe，Phe25-Tyr；EC 3.4.23.2Phe1-Val，Gln4-His or Gly23-Phe；EC 3.4.23.3preferential cleavage at Tyr bonds；EC 3.4.21.83Hydrolysis of-Arg，-Lys bonds；EC 3.4.24.40Preferential cleavage of bonds with hydrophobic residues；EC 3.4.21.80Hydrolysis of proteins with specificity similar to chymotrypsin；EC 3.4.21.63Hydrolysis of proteins with broad specificity；EC 3.4.21.64Hydrolysis of keratin，and of other proteins with subtilisin-likespecificity.Hydrolyses peptide amides；EC 3.4.21.81Hydrolysis of proteins with trypsin-like specificity。
分析程序還包括如下功能氨基酸轉換功能實現(xiàn)氨基酸單個字母、三個字母及中文名稱的自動轉換。
分子量計算器用來計算模擬水解蛋白后的片段分子量，統(tǒng)計各范圍的分子量百分含量，氨基酸分子量如下G 70.05、A 89.06、V 117.09、L 131.11、I 131.11、M 149.15、P 115.09、F 165.09、W 204.11、S 105.06、T 119.18、N 132.6、Q 146.08、Y 181.09、C 121.12、K 146.13、R 174.4、H 155.09、D 133.6、E 147.08。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明將現(xiàn)代生物信息學技術與計算機技術相結合，使酶法水解蛋白質制備生物活性肽的工作上升至定性、定量的水平。通過計算機對大量蛋白質序列的分析預測功能肽的含量，通過蛋白酶模擬水解蛋白得到的水解結果，預測可獲得功能性活性肽的種類、數(shù)量。使蛋白水解法得到活性肽的實驗或者生產(chǎn)減少勞動強度、提高效率。
圖1活性肽的搜尋功能開始界面圖。
圖2活性肽的搜尋功能結果界面圖。
圖3模擬水解功能開始界面圖。
圖4模擬水解功能結果界面圖。
圖5活性肽功能預測界面圖。
圖6氨基酸轉換界面圖。
圖7分子量計算器界面圖。
具體實施方式實施例1活性肽的搜尋活性肽的搜尋功能程序通過調用常見的食物蛋白質數(shù)據(jù)庫，把輸入的目標活性肽序列進行搜索，搜索結束后把結果以文本文件的形式保存。程序提供兩種搜尋方式“簡單搜尋”和“詳細搜尋”，前者統(tǒng)計的資料少，主要提供各種蛋白質中關于所要搜尋的活性肽含量信息，適合于前期蛋白質中活性肽含量的初步評估；后者是繼之鎖定幾種目標活性肽含量高的蛋白質后進一步搜尋，提供具體蛋白質鏈條所含目標肽序的數(shù)量、目標肽序在蛋白質序列中的位置。
實例選擇好綠豆蛋白，輸入搜尋綠豆蛋白中是否含有ACE抑制肽KW序列的開始界面如圖1，進度報告下面為空白。圖2為程序對綠豆蛋白分析后所得程序結果界面，在進度報告下面顯示出綠豆蛋白中含有KW序列22條，實施詳細結果在C盤根目錄下另有保存。
實施例2模擬水解功能模擬水解功能程序通過寫入程序中的酶切位點，把選擇的目標蛋白質進行酶切，即把從蛋白質庫中選中的蛋白質水解成肽斷。當水解完成后再以水解的蛋白質肽段逐個與肽庫中的肽段比對，比對完成后程序生成結果文件，指出哪些水解片段證實具有活性功能的，哪些是預測具有活性功能的，哪些為未知功能的。同時提供所有水解片段的分子量、鏈長，為含20個氨基酸以內(nèi)的肽段計算出等電點以及疏水性，為分離提供必要的信息。計算機模擬水解不受溫度以及pH的影響，在模擬復酶或者多酶水解的工程中，模擬酶解的先后順序對水解蛋白質的模擬水解結果沒有影響，也不會影響最終產(chǎn)物。
實例選擇好綠豆蛋白、胰蛋白酶后未進行模擬水解前的程序開始界面如圖3，進度報告顯示空白。圖4為模擬水解結束后的程序結果界面，進度報告顯示對模擬水解總結的結果，實施詳細結果在C盤根目錄下另有保存。
實施例3活性肽功能預測活性肽功能預測任意輸入一條活性肽序列，程序首先搜索肽庫，如果肽庫中已存在此相同的肽序列，則此肽的功能被輸出界面；如果肽庫中不存在此相同的肽序列，程序則根據(jù)該肽與已知功能的活性肽序列重合度判斷該肽可能有何種功能。但僅能作簡單的對比，如兩種肽長短差別不多，而大部分都相同，則可以說兩種肽功能相同。例如ACE抑制肽中的RPFHPW與RPFHPF，RPWHPW、RPIHPW有一個氨基酸不同，YP、YPR、YPRY、LYP、IYP，YLYEIA、YLYEIAR、YLYEIARR；阿片肽中外啡肽A1GYYP與外啡肽A5GYYPT，RYLGYL、RYLGYLE，YGGFLRR、YGGFLRRI、YGGFLRRIR、YGGFLRRIRFKLK、YGGFLRRIRFKLKWDNQ，YPFP、YPFPG、YPFPGPI、YPFPGPIPNSL；免疫肽中的RKD、RKDLY、RKDLYANT，RKDV、RKDVY、RKDVYR，TKPL、TKPQ、TKPR、TKPRG這些功能相同的活性肽，其頭部、尾部、中間具有相同的氨基酸序列。因此，可以推測兩種肽中大部分序列相同而僅僅部分不同兩者具有相同的功能。
實例VR這個肽序列預測功能后的界面如圖5，實施詳細結果在C盤根目錄下另有保存。
權利要求
1.一種蛋白質水解生產(chǎn)活性肽的分析程序，其特征是利用MS Access軟件分別建立蛋白質數(shù)據(jù)庫、活性肽數(shù)據(jù)庫和作為系統(tǒng)的后端數(shù)據(jù)庫的蛋白酶數(shù)據(jù)庫，蛋白質數(shù)據(jù)庫中存儲常見食物蛋白質的氨基酸一級序列信息，活性肽數(shù)據(jù)庫存儲活性肽的氨基酸序列信息，蛋白酶數(shù)據(jù)庫存儲蛋白酶的酶切位點信息；利用MS VB軟件編寫“生物活性肽搜尋與酶解模擬系統(tǒng)”程序，使程序具有調用后臺的三個數(shù)據(jù)庫，進行讀取、分析蛋白質數(shù)據(jù)庫、活性肽數(shù)據(jù)庫、蛋白酶數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)活性肽搜尋、活性肽功能預測與蛋白質模擬水解的分析功能，程序人機界面顯示輸入、輸出信息，并把分析結果存儲在相應的文件中；程序功能為(1)活性肽搜尋在程序打開之后輸入要搜尋的目標肽序列，選擇要搜尋的目標蛋白以后，點擊“簡單搜尋”或者“詳細搜尋”，程序界面相應給出搜尋結果，用于初步預測目標蛋白中目標肽的含量；(2)活性肽功能預測通過把序列已知，但功能未知的目標活性肽與活性肽庫中肽進行比較，比對目標肽與肽庫中已知序列、已知功能的肽重合度，預測目標活性肽的功能；(3)蛋白質模擬水解選擇目標蛋白后再選擇用來水解目標蛋白的酶后，程序在計算機上模擬選定酶的位點水解目標蛋白，并對水解的片段與肽庫中已知序列、已知功能的肽進行重合度比對，程序界面給出預測水解片段的功能。
2.根據(jù)權利要求
1所述的分析程序，其特征是蛋白質數(shù)據(jù)庫內(nèi)容為大米蛋白質2550條、小麥面筋蛋白質767條、黃豆蛋白質1932條、花生蛋白質393條、玉米7673條、綠豆蛋白質157條、豇豆206條、豌豆783條、毛豆5條；燕麥123條、蕎麥29條、牛奶626條、馬鈴薯3554條、紅薯562條、山藥73條、茭白17條、金針菜2條、金針菇5條、香菇67條、無花果2656條、杏119條、椰子45條、栗子143條、南瓜子192條、杏仁434條、榛子626條。
3.根據(jù)權利要求
1所述的分析程序，其特征是活性肽數(shù)據(jù)庫內(nèi)容為抗菌肽735種、血管緊張素轉化酶抑制肽357種、免疫調節(jié)肽137種、阿片肽76種，抗菌肽序列比較長，一般不低于30個氨基酸，其它活性肽序列長度從2到20個氨基酸不等，組成的氨基酸均為常見的20種L型氨基酸，而且氨基酸側鏈不帶任何修飾；
4.根據(jù)權利要求
1所述的分析程序，其特征是蛋白酶數(shù)據(jù)庫內(nèi)容為EC 3.4.23.1、EC 3.4.23.2、EC 3.4.23.3、EC 3.4.21.83、EC 3.4.24.40、EC3.4.21.80、EC 3.4.21.63、EC 3.4.21.64、EC 3.4.21.81以及胰蛋白酶的酶切位點EC 3.4.23.1Phe1-Val，Gln4-His，Glu13-Ala，Ala14-Leu，Leu15-Tyr，Tyr16-Leu.Gly23-Phe，Phe24-Phe，Phe25-Tyr；EC 3.4.23.2Phe1-Val，Gln4-His or Gly23-Phe；EC 3.4.23.3preferential cleavage at Tyr bonds；EC 3.4.21.83Hydrolysis of-Arg，-Lys bonds；EC 3.4.24.40Preferential cleavage of bonds with hydrophobic residues；EC 3.4.21.80Hydrolysis of proteins with specificity similar to chymotrypsin；EC 3.4.21.63Hydrolysis of proteins with broad specificity；EC 3.4.21.64Hydrolysis of keratin，and of other proteins with subtilisin-likespecificity；Hydrolyses peptide amides；EC 3.4.21.81Hydrolysis of proteins with trypsin-like specificity。
5.根據(jù)權利要求
1所述的分析程序，其特征是分析程序還包括如下功能氨基酸轉換功能實現(xiàn)氨基酸單個字母、三個字母以及中文名稱的自動轉換；分子量計算器用來計算模擬水解蛋白后的片段分子量，統(tǒng)計各范圍的分子量百分含量。
專利摘要
一種蛋白質水解生產(chǎn)活性肽的分析程序，屬于生物活性肽技術領域：
和計算機領域。本發(fā)明利用MS Access軟件分別建立蛋白質數(shù)據(jù)庫、活性肽數(shù)據(jù)庫和蛋白酶數(shù)據(jù)庫，利用MS VB軟件編寫“生物活性肽搜尋與酶解模擬系統(tǒng)”程序，使程序具有調用后臺的三個數(shù)據(jù)庫，進行讀取、分析蛋白質數(shù)據(jù)庫、活性肽數(shù)據(jù)庫、蛋白酶數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)活性肽搜尋、活性肽功能預測、蛋白質模擬水解等功能。程序人機界面顯示輸入、輸出信息，并把分析結果存儲在相應的文件中。本發(fā)明將現(xiàn)代生物信息學技術與計算機技術相結合，使酶法水解蛋白質制備生物活性肽的工作上升至定性、定量的水平。
文檔編號G06F19/00GK1996238SQ200610166424
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月15日
發(fā)明者樂國偉, 施用暉, 陳征松 申請人:江南大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan