doi: 10.15389/agrobiology.2025.6.955rus
УДК 633.522:581.19
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 25-16-00178).
БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ПЕПТИДЫ СЕМЯН Cannabis sativa:
СОСТАВ, СВОЙСТВА И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ
(обзор)
И.М. ЧЕРНУХА1, 2, Н.Г. МАШЕНЦЕВА1, Д.И. АЛЕКСАНОЧКИН1✉,
И.А. ДЕТИНКИН1, И.А. ФОМЕНКО1
В последние годы интерес к биологически активным пептидам (БАП) промышленной конопли значительно возрос в связи с их потенциальным применением в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности (D. Montesano с соавт., 2020). Промышленная конопля (Cannabis sativa L.) — одна из самых перспективных масличных культур для получения белковых препаратов (Д.И. Алексаночкин с соавт., 2024). Преимущество конопли заключается в высоком содержании белка (от 20 до 30 % от массы семени), а также в сбалансированном аминокислотном профиле. Белки семян конопли представлены в основном глобулинами и альбуминами, среди которых преобладает структурный запасной белок эдестин, составляющий от 60 до 80 % общего содержания белков (A. Pihlanto с соавт., 2020). В геноме конопли были идентифицированы три типа эдестина: CsEde1, CsEde2 и CsEde3 (T. Docimo с соавт., 2014). Альбумины составляют около 25 % всех запасных белков семян конопли (A. Pihlanto с соавт., 2020). Они отличаются меньшим количеством дисульфидных связей и более гибкой структурой по сравнению с глобулинами. Представителем этой группы служит 2S-альбумин (Cs2S) с молекулярной массой ~ 16 кДа (X. Sun с соавт., 2021). Кроме того, в семенах конопли был обнаружен 7S-вицилиноподобный белок (Cs7S), относящийся к менее распространенным запасным белкам (E. Ponzoni с соавт., 2019; X. Sun с соавт., 2021). Конопляный белок рассматривается как ценный источник для получения БАП с широким спектром функциональных свойств. Наиболее изучены антиоксидантная, противовоспалительная, антигипертензивная и нейропротективная активность таких пептидов. Особое внимание уделено антигипертензивным пептидам конопли (WVYY, PSLPA, SVYT, IPAGV, IVY и LIY), ингибирующим ангиотензинпревращающий фермент (АПФ) и ренин, которые демонстрируют эффективность как в исследованиях in vitro, так и в экспериментах in vivo на животных моделях гипертензии (A.T. Girgih с соавт., 2014; S.P. Samaei с соавт., 2021). Пептиды с DPP-IV-ингибирующей активностью (FNVDTE, EAQPST и VAMP) перспективные для лечения сахарного диабета 2-го типа. Антиоксидантные (H2 и H3), противовоспалительные (MAEKEGFEWVSF и GLHLPSYTNTPQLVYIVK) и гипохолестеринемические (IGFLIIWV) пептиды способствуют снижению оксидативного стресса, воспаления и содержания липопротеинов низкой плотности (A. Thon-gtak с соавт., 2024; H. Chen с соавт., 2024; J. Gao с соавт., 2021; C. Bollati с соавт., 2022; S. Montserrat-de la Paz с соавт., 2023). Также известны пептиды, обладающие ингибирующей активностью в отношении a-глюкозидазы и ацетилхолинэстеразы (L. Cai с соавт., 2023; S.A. Malomo с соавт., 2016; S.A. Malomo с соавт., 2019). Тем самым БАП конопли способствуют профилактике таких заболеваний, как сахарный диабет, гиперхолестеринемия, болезнь Альцгеймера, почечная недостаточность, а также различных воспалительных процессов. В настоящей статье обобщены современные тенденции исследований в области получения биологически активных пептидов с использованием технологии ферментативной биотрансформации белка конопли, а также оценки их биологической активности. Продемонстрированы структурно-функциональные особенности пептидов, механизмы действия и перспективы практического использования гидролизатов конопли в различных отраслях промышленности и сельскохозяйственного производства.
Ключевые слова: промышленная конопля, белок семян конопли, белковые препараты, гидролизаты белка, пептиды, биологическая активность, ферментные препараты, протеолиз.
I.M. Chernukha1, 2, N.G. Mashentseva1, D.I. Aleksanochkin1✉,
I.A. Detinkin1, I.A. Fomenko1
In recent years, interest in biologically active peptides (BAP) from industrial hemp has increased significantly due to their potential use in the food, cosmetics and pharmaceutical industries (D. Montesano et al., 2020). Industrial hemp (Cannabis sativa L.) is one of the most promising oilseeds for the production of protein preparations (D.I. Aleksanochkin et al., 2024). The advantage of cannabis is its high protein content (from 20 to 30 % of the seed weight), as well as its balanced amino acid profile. Hemp seed proteins are mainly represented by globulins and albumins, among which the structural reserve protein edestin predominates, accounting for 60 to 80 % of the total protein content (A. Pihlanto et al., 2020). Three types of edestin have been identified in the cannabis genome: CsEde1, CsEde2, and CsEde3 (T. Docimo et al., 2014). Albumins account for about 25 % of all reserve proteins in cannabis seeds (A. Pihlanto et al., 2020). They have fewer disulfide bonds and a more flexible structure compared to globulins. A representative of this group is 2S-albumin (Cs2S) with a molecular weight of ~16 kDa (X. Sun et al., 2021). In addition, 7S-vicilin-like protein (Cs7S) was found in cannabis seeds, which belongs to less common reserve proteins (E. Ponzoni et al., 2019; X. Sun et al., 2021). Hemp protein is considered as a valuable source for the production of BAP with a wide range of functional properties. The antioxidant, anti-inflammatory, antihypertensive, and neuroprotective activities of such peptides have been most studied. Special attention is paid to the antihypertensive peptides of cannabis (WVYY, PSLPA, SVYT, IPAGV, IVY, and LIY), which inhibit angiotensin converting enzyme (ACE) and renin, which demonstrate efficacy both in vitro and in vivo experiments in animal models of hypertension (A.T. Girgih et al., 2014; S.P. Samaei et al., 2021). Peptides with DPP-IV inhibitory activity (FNVDTE, EAQPST, and VAMP), promising for the treatment of type 2 diabetes mellitus. Antioxidant (H2 and H3), anti-inflammatory (MAEKEGFEWVSF and GLHLPSYTNTPQLVYIVK), and hypocholesterolemic (IGFLIIWV) peptides contribute to reducing oxidative stress, inflammation, and low-density lipoprotein levels. (A. Thongtak et al., 2024; H. Chen et al., 2024; J. Gao et al., 2021; C. Bollati et al., 2022; S. Montserrat-de la Paz et al., 2023). Peptides with inhibitory activity against α-glucosidase and acetylcholinesterase are also known (L. Cai et al., 2023; S.A. Malomo et al., 2016; S.A. Malomo et al., 2019). Thus, cannabis supplements contribute to the prevention of diseases such as diabetes, hypercholesterolemia, Alzheimer's disease, kidney failure, as well as various inflammatory processes. This article summarizes current research trends in the production of biologically active peptides using the technology of enzymatic biotransformation of cannabis protein, as well as assessments of their biological activity. The structural and functional features of peptides, mechanisms of action, and prospects for the practical use of cannabis hydrolysates in various industries are demonstrated.
Keywords: technical hemp, hemp seed protein, protein preparations, protein hydrolysates, peptides, biological activity, enzyme preparations, proteolysis.
1ФГБОУ ВО Российский биотехнологический |
Поступила в редакцию Принята к публикации |
