Zastosowanie analizy głównych składowych do badania zależności między strukturą a aktywnością przeciwutleniajacą dipeptydów pochodzących z białek żywności

• Autorzy: Damir Mogut , Anna Iwaniak , Małgorzata Darewicz

Warianty tytułu

Application of Principal Component Analysis to Study Relationship Between Structure and Antioxidative Activity of Dipeptides Derived from Food Proteins

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

W pracy zastosowano model statystyczny utworzony za pomocą analizy głównych składowych (PCA) do określenia wpływu struktury dipeptydów na ich aktywność przeciwutleniającą. Sekwencje 47 peptydów pobrano z bazy danych sekwencji białek i bioaktywnych peptydów BIOPEP-UWM (https://biochemia.uwm.edu.pl/biopep-uwm/). Wybrane deskryptory (inaczej atrybuty) opisujące właściwości fizykochemiczne aminokwasów wchodzących w skład dipeptydów były wyrażone liczbowo i zaimplementowane z ogólnodostępnych programów lub baz danych: Peptide Property Calculator, Biological Magnetic Resonance Data Bank, ProtScale, Molar Polarizability Values oraz ImMunoGeneTics. PCA wykonano za pomocą programu Statistica. Liczbę składowych głównych istotnych w interpretacji wpływu struktury dipeptydów na ich aktywność przeciwutleniającą określono na podstawie procentowego wyjaśnienia ogółu wariancji. Wynosił on 79,9 %, co odpowiadało czterem składowym. Pierwsza i czwarta składowa decydowały o wpływie aminokwasu N-końcowego na aktywność przeciwutleniającą dipeptydu, natomiast druga i trzecia dotyczyły wpływu reszty C-końcowej. Za pomocą PCA wykazano, że modelowy peptyd o aktywności przeciwutleniającej powinien charakteryzować się obecnością N-końcowego aminokwasu cyklicznego lub aromatycznego albo reszty aminokwasu z apolarnym łańcuchem bocznym. C-koniec peptydu powinien być zbudowany z proliny, histydyny, leucyny czy waliny. Uzyskane wyniki są zgodne z rezultatami literaturowymi dotyczącymi badań na temat zależności między strukturą a aktywnością przeciwutleniającą peptydów, oszacowanymi metodą regresji wielorakiej. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że zastosowana metoda chemometryczna może być przydatna w projektowaniu peptydów pochodzących z żywności, w tym o badanej aktywności. (abstrakt oryginalny)

EN

In the research study, there was applied a statistical model developed with the use of Principal Component Analysis (PCA) for the purpose of determining the impact of dipeptides' structure on their antioxidant bioactivity. Sequences of 47 peptides were taken from a BIOPEP-UWM database of proteins and bioactive peptides (https://biochemia.uwm.edu.pl/biopep-uwm/). The selected descriptors (also called attributes) to describe the physicochemical properties of amino acids present in a dipeptide chain were numerically expressed and implemented from open-access computer software or databases such as: Peptide Property Calculator, Biological Magnetic Resonance Data Bank, ProtScale, Molar Polarizability Values and ImMunoGeneTics. PCA was carried out using a Statistica software. The number of principal components that were significant for the interpretation of the impact of dipeptides' structure on their antioxidant activity was determined based on the percentage of cumulative variance. It was 79.9 % and it was in line with the four components. The first and the fourth component determined the impact of N-terminal amino acid residue on the antioxidant activity of dipeptide, whereas the second and the third one referred to the effect of C-terminal amino acid residue. By means of PCA it was shown that a model dipeptide possessing antioxidant activity should be characterised by the presence of N-terminal amino acid with a cyclic or aromatic ring or amino acid residue with a non-polar side chain. The C-end of peptide should be composed of proline, histidine, leucine or valine. The results obtained are consistent with the reference literature data that refer to the research on relationship between structure and activity of antioxidative peptides, assessed using a multivariate regression analysis. Based on the research study performed, it was found that the chemometric method applied might be useful when designing food-derived peptides, including those possessing the activity studied. (original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Aktywność przeciwutleniająca; Analizy głównych komponentów; Biochemia; Towaroznawstwo żywności

EN

Antioxidant activity; Principal Component Analysis (PCA); Biochemistry; Food commodities

• Czasopismo: Żywność: nauka - technologia - jakość
• Rocznik: 28 (2021)
• Numer: nr 3 (128)
• Strony: 19--30

Twórcy

autor

Damir Mogut

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

autor

Anna Iwaniak

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

autor

Małgorzata Darewicz

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

Bibliografia

• [1] Canabady-Rochelle L.L.S., Harscoat-Schiavo C., Kessler V., Aymes A., Fournier F., Girardet J.-M.: Determination of reducing power and metal chelating ability of antioxidant peptides: Revisited methods. Food Chem., 2015, 183, 129-135.
• [2] Carugo O.: Amino acid composition and protein dimension. Protein Science, 2008, 17 (12), 2187- 2191.
• [3] Deiana A., Shimizu K., Giansanti A.: Amino acid composition and thermal stability of protein structures: The free energy geography of the Protein Data Bank. [on line]. 2010. Dostęp w Internecie [6.08.2020]: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1012/1012.5916.pdf
• [4] Di Bernardini R., Harnedy P., Bolton D., Kerry J., O'Neill E., Mullen A.M., Hayes M.: Antioxidant and antimicrobial peptidic hydrolysates from muscle protein sources and by-products. Food Chem., 2011, 124, 1296-1307.
• [5] Ellinger J.J., Chylla R.A., Ulrich E.L., Markley J.L.: Databases and software for NMR-based metabolomics. Curr. Metabolomics, 2013, 1, 28-40.
• [6] Gasteiger E., Hoogland C., Gattiker A., Duvaud S., Wilkins M.R., Appel R.D., Bairoch A.: Protein identification and analysis tools on the ExPASy server. In: The proteomics protocols handbook. Ed. J.M. Walker. Humana Press, Totowa 2005, pp. 571-607.
• [7] Hormoz S.: Amino acid composition of proteins reduces deleterious impact of mutations. Sci. Rep., 2013, 3,

Identyfikatory

DOI

10.15193/zntj/2021/128/385