Chlorella vulgaris-Immagine Credit Public Domain.
L’acqua marina copre circa il 71% della superficie terrestre, fornendo agli esseri umani l’accesso a numerose risorse. L’ecosistema marino è costituito da mammiferi, molluschi, batteri, macroalghe, microalghe e altre creature. Questo ecosistema è ricco di diversi composti bioattivi benefici che sono utili come ingredienti negli alimenti e nei mangimi, nonché per la salute umana. Poiché le alghe marine sono una fonte significativa di sostanze chimiche bioattive di origine marina e hanno meno effetti dannosi rispetto alle sostanze naturali presenti negli ambienti terrestri, gli scienziati hanno prestato loro particolare attenzione.
Le alghe marine hanno compiuto progressi significativi come fonte sostenibile di proteine grazie alla loro facilità di produzione e all’occupazione minima del territorio rispetto alle sostanze chimiche naturali terrestri. Inoltre, i peptidi bioattivi a base di alghe marine mostrano una promessa medica emergente, attirando i ricercatori in questo campo di studio.
Il concetto di peptidi bioattivi è attualmente ampiamente studiato nella produzione di farmaci, additivi alimentari e altre applicazioni. La maggior parte dei peptidi bioattivi deriva da alghe marine, colture di cereali, latte, cetrioli di mare e poche altre fonti. Esistono anche peptidi bioattivi presenti in natura che svolgono una varietà di funzioni, tra cui antivirale, antibatterica, antinfiammatoria, antitumorale e attività antiossidanti. A causa della maggiore adattabilità degli organismi marini nel loro ambiente, i peptidi bioattivi di derivazione marina hanno spesso un potenziale farmacologico più elevato rispetto a quelli di origine terrestre. I metodi tradizionali per la produzione di peptidi bioattivi da fonti naturali comprendono l’idrolisi enzimatica, gli ultrasuoni, il trattamento a microonde, i campi elettrici a impulsi e l’estrazione assistita da alta pressione idrostatica. A complemento delle procedure empiriche, i metodi in silico possono analizzare il potenziale delle proteine di fungere da costruzione blocchi per peptidi bioattivi e predire le funzioni di specifiche sequenze peptidiche. Rispetto alle indagini sperimentali fanno anche risparmiare più tempo, energia e denaro. Sono disponibili diversi strumenti in silico (PeptideRanker, DBAASP Antimicrobial Peptide Prediction, ToxinPred) e database (PEP-UWMTM) per identificare peptidi attivi più precisi, riducendo gli sforzi estesi.
La Chlorella vulgaris è una microalga verde del genere Chlorella e appartiene alla divisione Chlorophyta. Sebbene si trovi più comunemente negli ambienti di acqua dolce, può essere trovato anche in ambienti marini. In molti paesi è ampiamente utilizzata come integratore alimentare nutrizionale. La produzione di peso secco di C. vulgaris è significativamente superiore a quella di altre microalghe a causa della sua elevata tolleranza agli organismi invasivi e agli ambienti difficili. C. vulgaris ha un elevato contenuto proteico, compreso tra il 42 e il 58% del suo peso secco,9 e la sua qualità nutrizionale soddisfa gli standard proteici umani. È anche ricca di lipidi (5–40% di massa secca), di pigmenti, inclusa la clorofilla ( 1–2% del peso secco), carboidrati (12–55% del peso secco) e vitamine e acidi grassi polinsaturi omega-3 che rendono C. vulgaris una fonte attraente per integratori alimentari e additivi alimentari. Inoltre, C. vulgaris offre benefici per la salute come l’attenuazione dell’iperglicemia e la protezione contro il cancro, lo stress ossidativo e la malattia polmonare cronica ostruttiva. Nonostante questi benefici, la generazione di peptidi bioattivi da questa specie ha un potenziale significativo grazie alla sua specificità per la somministrazione mirata e grazie al minor rischio di effetti collaterali.
Metodi
Per generare peptidi e stimare la sicurezza e l’efficacia di ciascun peptide bioattivo, abbiamo impiegato gli strumenti BIOPEP-UWM™, PeptideRanker, DBAASP e ToxinPred. PepDraw è stato utilizzato per comprendere le proprietà fisico-chimiche e le strutture chimiche primarie dei peptidi bioattivi selezionati.
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Risultati
I peptidi liberati mostrano fino a 17 distinte bioattività, come dimostrato dalla digestione in silico della proteina utilizzando diversi enzimi proteolitici. I peptidi con bioattività sono elencati come inibitore dell’enzima di conversione dell’angiotensina, inibitore della dipeptidil peptidasi IV, inibitore della dipeptidil peptidasi III, antiossidante, inibitore della renina, stimolatore dell’assorbimento del glucosio, regolatore dei neuropeptidi (regolazione dell’attività della membrana mucosa dello stomaco e del flusso di ioni), antitrombotico, antiamnesico, inibitore del CaMPDE, attivatori della proteolisi mediata dall’ubiquitina, inibitore dell’alfa-glucosidasi, immunomodulante, legante il calcio, antibatterico, antinfiammatorio e agente ipotensivo. Utilizzando il metodo di previsione del database di attività antimicrobica e struttura dei peptidi (DBAASP), è stata prevista l’attività antibatterica dei peptidi rilasciati, evidenziando l’esistenza di potenti peptidi antibatterici. Un esame delle loro proprietà fisico-chimiche ha rivelato che la maggior parte dei peptidi ha un basso peso molecolare, è leggermente acida e moderatamente solubile in acqua. Per stabilire ulteriormente il profilo di non tossicità dei peptidi rilasciati (lunghezza della sequenza > 3), è stata eseguita un’analisi ToxinPred, che ha rivelato che la maggior parte dei peptidi non è tossica. Secondo l’analisi di allergenicità, la maggior parte dei peptidi di prima fascia sono probabilmente non allergenici.
Conclusioni
“Pertanto, il nostro studio rivela un metodo meno laborioso per scoprire nuovi bersagli terapeutici derivati da Chlorella vulgaris, che hanno rilevanza sia farmacologica che medica”, concludono i ricercatori.
