Радужная форель (Oncorhynchus mykiss) является одним из самых популярных объектов аквакультуры в мире. Однако промышленная переработка этой рыбы оставляет после себя огромное количество побочных продуктов — костей и кожи. Традиционно эти отходы утилизируются с минимальной пользой, хотя они чрезвычайно богаты ценным белком — коллагеном. Китайские исследователи решили выяснить, можно ли превратить эти остатки в высокоэффективные компоненты для функционального питания, способные защитить человека от опасных сосудистых заболеваний. Основанием для исследования стало структурное сходство белков форели с уже известными антитромботическими пептидами других видов рыб.
Радужная форель — один из важнейших видов холодноводной аквакультуры в мире. Она характеризуется быстрым ростом, высокой эффективностью преобразования корма и желаемым качеством мяса, занимая центральное место в мировой холодноводной аквакультуре.
Согласно последним статистическим данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, мировое производство радужной форели в 2024 году превысило 1,02 миллиона тонн.
Будучи крупнейшим производителем радужной форели в Азии, Китай производит около 100 000 тонн в год, что составляет примерно 10% мирового производства, при этом разведение радужной форели в основном сосредоточено в провинциях Ганьсу, Цинхай, Синьцзян, Шаньдун и Пекине.
В настоящее время радужная форель традиционно потребляется в виде охлажденного или замороженного филе, копченых продуктов и сашими; однако побочные продукты, образующиеся в этих условиях переработки, составляют примерно 50–60% от общей массы рыбы.
Рыбья кожа и кости обычно считаются низкоценными побочными продуктами и в основном используются для производства корма для домашних животных или удобрений, а их потенциальная ценность еще не полностью реализована. Кожа и чешуя радужной форели содержат большое количество коллагена (составляющего примерно 70% сухого веса кожи) и являются превосходным сырьем для получения биоактивных пептидов.
Чтобы извлечь из кожи радужной форели полезные элементы, авторы работы применили метод ферментативного гидролиза. Коллаген обработали нейтральной протеазой — особым ферментом, который аккуратно расщепил длинные белковые нити на короткие цепочки аминокислот (пептиды).
Полученный первичный раствор показал впечатляющие результаты: в концентрации четыре миллиграмма на миллилитр он на 70,52% снизил способность тромбоцитов склеиваться между собой.
Для выделения самых активных молекул ученые использовали каскад современных методов очистки, включая жидкостную хроматографию высокого разрешения. В результате была получена фракция, получившая лабораторный индекс N2-2.
Анализ показал, что она обладает умеренной молекулярной массой и обогащена специфическими аминокислотами — глицином, пролином и гидроксипролином. С помощью масс-спектрометрии исследователи детально расшифровали точные последовательности входящих в нее пептидов.
Цифровой докинг: компьютер находит молекулы-спасатели
Вместо того чтобы вручную тестировать сотни обнаруженных соединений, ученые применили метод молекулярного докинга. Это передовое компьютерное моделирование, которое позволяет виртуально «примерить» молекулу пептида к конкретному рецептору на поверхности клетки человека и рассчитать силу их взаимодействия. В качестве мишени был выбран рецептор P2Y12 — именно он находится на мембране тромбоцитов и запускает процесс их агрегации, ведущий к образованию тромбов в сосудах. На этот же рецептор воздействуют многие популярные аптечные лекарства-разжижители крови.
Компьютерный скрининг выделил четыре наиболее перспективных кандидата. Ученые синтезировали их в лаборатории и провели тесты «в пробирке» (in vitro). Два пептида, получившие буквенные обозначения MTGP и OOGGHG, продемонстрировали самую мощную антитромбоцитарную активность с полумаксимальной концентрацией ингибирования (IC50) на уровне 0,52 и 0,54 миллимоль соответственно.
Моделирование показало, что эти молекулы прочно и стабильно блокируют рецептор P2Y12 за счет образования прочных водородных связей с его ключевыми аминокислотными остатками, а гидрофобные взаимодействия дополнительно стабилизируют этот защитный комплекс.
Результаты исследования открывают принципиально новые возможности для создания натуральных биологически активных добавок и продуктов функционального питания.
Пептиды, полученные из кожи радужной форели, могут стать безопасной природной альтернативой или дополнением к синтетическим антикоагулянтам, помогая людям снижать риск развития инфарктов и инсультов. Одновременно с этим исследование решает важную экологическую и экономическую задачу, превращая бросовые отходы рыбной промышленности в ценное сырье для индустрии здоровья.