Антиоксидантные свойства гидролизатов куриного пера

Цель. Исследование антиоксидантных свойств пептидов, полученных при микробиологической ферментации перьевых отходов кератинолитическими штаммами Bacillus licheniformis БАЛ-1 и БАЛ-2. Методы. Мажорные пептидные последовательности (17 идентифицированных методом ЖХ-МС/МС с относительным содержанием >1 %) анализировали в базе BIOPEP-UWM для прогнозирования биоактивных профилей. Взаимодействие перспективных пептидов с Kelch-доменом белка Keap1 (PDB ID: 2FLU) оценивали методами молекулярного докинга (HPEPDOCK 2.0) и расчета термодинамических параметров комплексов (PRODIGY). Экспериментальную оценку общей антиоксидантной емкости (ОАЕ) гидролизатов проводили методами FRAP, DPPH и ORAC. Результаты. По данным in silico-анализа, большинство исследованных пептидов содержали фрагменты с прогнозируемой антиоксидантной активностью и формировали стабильные комплексы с Keap1. Наибольшую аффинность показал пептид GGGDIPRQPLYPPLPPRPG, для которого рассчитаны ΔG = -9,8 ккал·моль⁻¹ и Kd = 6,6×10⁻⁸ М; данный пептид взаимодействовал с ключевыми остатками связывающего центра (GLU216, ARG146, GLN239), конкурируя с эндогенным лигандом Nrf2. В тестах FRAP и DPPH активность образцов находилась ниже предела обнаружения, что обусловлено дефицитом реакционноспособных аминокислот (Cys, Trp) в пептидных фракциях, тогда как по методу ORAC гидролизаты БАЛ-1 и БАЛ-2 превосходили исходное перо в 25,5 и 31,3 раза, достигая значений 812,68±32,62 и 997,46±66,04 мкмоль-экв. кверцетина/л соответственно. Заключение. Полученные результаты подтверждают перспективность ферментированных гидролизатов куриного пера как источника биоактивных пептидов с двойным механизмом антиоксидантного действия (прямое гашение радикалов и активация Nrf2-пути) для дальнейшей разработки функциональных кормовых добавок. Практическая значимость работы заключается в обосновании возможности использования полученных гидролизатов в качестве компонента функциональных кормовых добавок для повышения резистентности сельскохозяйственной птицы к факторам окислительного стресса, что позволит снизить зависимость отрасли от синтетических антиоксидантов.

1. Sies H. Oxidative stress: a concept in redox biology and medicine // Redox Biology. 2015. No. 4. P. 180-183. DOI: 10.1016/j.redox.2015.01.005.

2. Poljsak B., Milisav I. The Neglected Significance of «Antioxidative Stress» // Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2012. P. 1-11. DOI: 10.1155/2012/459835.

3. Surai P.F., Fisinin V. Modern anti-stress technologies in poultry farming: from antioxidants to vitagenes // Agricultural Biology. 2012. No. 4. P. 3-13.

4. Salganik R.I. The benefits and hazards of antioxidants: controlling apoptosis and other protective mechanisms in cancer patients and the human population// Journal of the American College of Nutrition. 2001. Vol. 20, No. 5. P. 464S-472S. DOI: 10.1080/07315724.2001.10719171.

5. Review on plant-derived bioactive peptides: biological activities, mechanism of action and utilizations in food development / Fan H. [et al.] // Journal of Future Foods. 2022. No. 2 (2). P. 143-159. DOI: 10.1016/j.jfut.2022.06.001.

6. A comprehensive review of shellfish peptides: Extraction, characterization, biological activity, and commercial potential / Guo S. [et al.] // Journal of Functional Foods. 2026. Vol. 140. P. 107252.

7. Anti-Inflammatory Function of Plant-Derived Bioactive Peptides: A Review / Liu W. [et al.] // Foods. 2022. No. 11 (15). P. 2361. DOI: 10.3390/foods11152361.

8. Bioactive Peptides: Synthesis, Sources, Applications, and Proposed Mechanisms of Action / Akbarian M. [et al.] // International Journal of Molecular Sciences. 2022. Vol. 23, No. 3. P. 1445. DOI: 10.3390/ijms23031445.

9. Emerging proteins as precursors of bioactive peptides/ hydrolysates with health benefits / Wang S. [et al.] // Current Opinion in Food Science. 2022. Vol. 48. P. 100914. DOI: 10.1016/j.cofs.2022.100914.

10. Ovchinnikova T.V. Marine Peptides: Structure, Bioactivities, and a New Hope for Therapeutic Application // Marine Drugs. 2021. Vol. 19, No. 8. P. 407. DOI: 10.3390/md19080407.

11. A comprehensive review on bioactive peptides derived from milk and milk products of minor dairy species / Guha S. [et al.] // Food Production, Processing and Nutrition. 2021. No. 3v(1). P. 2. DOI: 10.1186/s43014-020-00046-6.

12. Biopeptides from vegetable proteins: new scientific evidences / Montesano D. [et al.] // Current Opinion in Food Science. 2020. Vol. 31. P. 31-37. DOI: 10.1016/j.cofs.2019.12.004.

13. The Structure-Activity Relationship of the Antioxidant Peptides from Natural Proteins / Zou T.B. [et al.] // Molecules. 2016. Vol. 21, No. 1. P. 72. DOI: 10.3390/molecules21010072.

14. Tonelli C., Chio I.I.C., Tuveson D.A. Transcriptional Regulation by Nrf2 // Antioxidants & Redox Signaling. 2018. Vol. 29, No. 17. P. 1727-1745. DOI: 10.1089/ars.2017.7342.

15. Advances on the Antioxidant Peptides from Nuts: A Narrow Review / Zhao F. [et al.] // Antioxidants. 2022. No. 11(10). P. 2020. DOI: 10.3390/antiox11102020.

16. Cyclic Peptide Keap1–Nrf2 Protein–Protein Interaction Inhibitors: Design, Synthesis, and In Vivo Treatment of Acute Lung Injury / Zou J. [et al.] // Journal of Medicinal Chemistry. 2024. Vol. 67, No. 6. P. 4889-4903. DOI: 10.1021/acs.jmedchem.3c02263.

17. Protein-Like Polymers Targeting Keap1/Nrf2 as Therapeutics for Myocardial Infarction / Mesfin J.M [et al.] // Advanced Materials. 2025. Vol. 37 (27). P. 2417885.

18. Pharmacological characterization of a novel peptide inhibitor of the Keap1-Nrf2 protein-protein interaction / Aparici M. [et al.] // Biochemical Pharmacology. 2022. Vol. 204. P. 115226. DOI: 10.1016/j.bcp.2022.115226.

19. Ma Q. Role of Nrf2 in Oxidative Stress and Toxicity // Annual Review of Pharmacology and Toxicology. 2013. Vol. 53. P. 401-426. DOI: 10.1146/annurev-pharmtox-011112-140320.

20. Ma C., Chuang Y., Zhang J. Progress in Research on Animal Collagen Peptides: Preparation, Bioactivity, and Application // Molecules. 2025. Vol. 30 (15). P. 3061.

21. Пискаева А.И. Биотехнологические аспекты утилизации отходов птицеперерабатывающих предприятий // Уникальные исследования XXI века. 2016. № 10 (22). С. 5-12.

22. Daroit D.J., Brandelli A.A current assessment on the production of bacterial keratinases // Critical Reviews in Biotechnology. 2014. Vol. 34, No. 4. P. 372-384. DOI: 10.3109/07388551.2013.838215.

23. Minkiewicz P., Darewicz M., Iwaniak A. BIOPEP-UWM Database of Bioactive Peptides: Current State and Perspectives // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2019. Vol. 67 (38). P. 10635-10646. DOI: 10.1021/acs.jafc.9b03064.

24. Бетехтин К.Э., Мащенцева Н.Г., Зиганшин Р.Х. Образование биологически активных пептидов в гидролизатах пера, полученных с использованием Bacillus licheniformis БАЛ-1 и БАЛ-2. // Биотехнология: научные исследования и связь с производством. М., 2025. С. 166-170 DOI: 10.47804/978-5-89904-038-2-2024-170-173.

25. HPEPDOCK: a web server for blind peptide–protein docking based on a hierarchical algorithm / Zhou P. [et al.] // Nucleic Acids Research. 2018. Vol. 46(W1). P. W443-W450. DOI: 10.1093/nar/gky498.

26. Vangone A., Bonvin A.M.J.J. Contacts-based prediction of binding affinity in protein-protein complexes // eLife. 2015. No. 4. P. e07454. DOI: 10.7554/eLife.07454.

27. Kut K., Bartosz G., Sadowska-Bartosz I. Denaturation and Digestion Increase the Antioxidant Capacity of Proteins // Processes. 2023. No. 11(5). P. 1362. DOI: 10.3390/pr11051362.

28. Comparative Evaluation of Various Total Antioxidant Capacity Assays Applied to Phenolic Compounds with the CUPRAC Assay / Apak R. [et al.] // Molecules. 2007. No. 12(7). P. 1496-1547. DOI: 10.3390/molecules12071496.

29. Выделение, характеристика и перспективы использования пептидов молозива коров / Тихонов С.Л. [и др.] // Ползуновский вестник. 2022. № 4. С. 174-186.

30. Novel Antioxidant Peptides Derived from Feather Keratin Alleviate H2O2-Induced Oxidative Damage in HepG2 Cells via Keap1/Nrf2 Pathway / Pei X.D. [et al.] // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2023. Vol. 71, No. 50. P. 20062-20072. DOI: 10.1021/acs.jafc.3c04567.

31. Direct inhibition of Keap1–Nrf2 interaction by egg-derived peptides DKK and DDW revealed by molecular docking and fluorescence polarization / Li L. [et al.] // RSC Advances. 2017. No. 7(56). P. 34963-34971. DOI: 10.1039/c7ra05934a.