Fast Skeletal Muscle Troponin and Tropomyosin as a Dietary Source of Antidiabetic and Antihypertensive Bioactive Peptides: An In Silico Study / Troponina y Tropomiosina de Músculo Esquelético como Fuente Alimentaria de Péptidos Bioactivos Antidiabéticos y Antihipertensivos: Estudio In Silico

ABSTRACT

Background: The nutraceutical properties of food hydrolysates rely on multiple biochemical interactions involving the modulation of enzymes and cellular receptors. Numerous bioactive peptides released from troponin and tropomyosin digestion have been identified. Their characterization has mostly been performed by hydrolysis catalyzed by proteases unrelated to the human digestive system. Objective: This study aimed to determine the bioactive profile of beef, pork, and chicken meat by analyzing the frequency and pharmacokinetics of biopeptides released from troponin and tropomyosin. Methods:In silico digestion and biopeptide release frequency were studied by three parameters; bioactive fragments release frequency (AE), frequency percentage (W), and mean occurrence (AS), all stated on the BIOPEP-UWM platform. Further on, hydrolysis end-products were screened based on gastrointestinal-absorption probability and pharmacokinetic profiling performed on SwissADME, SwissTargetPrediction, and ADME/Tlab bioinformatics web tools. Statistical analyses were performed using a one-way ANOVA test. Results: Dipeptidyl peptidase-IV (DPP-IV) and angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibiting biopeptides exhibited the highest release frequency. Moreover, W and ASparameters showed no significant difference (p>0.05) between the myofibrillar isoforms assessed. Seven biopeptides were classified as highly absorbable and reported optimal drug-likeness compliance. Although biopeptides hold good pharmacokinetic properties, the therapeutic potency of biopeptides showed to be lower than those of DPP-IV and ACE-inhibiting drugs. Conclusions: Troponin and tropomyosin are rich dietary sources of bioactive peptides, mainly DPP-IV and ACE inhibitors. Digestion end-products are mainly dipeptides with optimal pharmacokinetic and drug-like properties, suggesting a potential therapeutic application in hypertensive and hyperglycemic disorders

RESUMEN

Antecedentes Las propiedades nutracéuticas de los hidrolizados de alimentos dependen de múltiples interacciones bioquímicos que involucran la modulación de enzimas y receptores celulares. Se han identificado numerosos péptidos bioactivos liberados de la digestión de troponina y tropomiosina, pero su caracterización se ha llevado a cabo principalmente por hidrólisis catalizada por proteasas ajenas al sistema digestivo humano. Objetivo: Este estudio tuvo como objetivo determinar el perfil bioactivo de la carne de res, cerdo y pollo mediante el análisis de la frecuencia y farmacocinética de los biopéptidos liberados de la troponina y la tropomiosina. Métodos: Se estudió la digestión in silico y la frecuencia de liberación de biopéptidos mediante dos parámetros; frecuencia de liberación de fragmentos bioactivos (AE), frecuencia porcentual (W) y ocurrencia media (AS), ambos indicados en la plataforma BIOPEP-UWM. Más adelante, los productos finales de la hidrólisis se examinaron en función de la probabilidad de absorción gastrointestinal y el perfil farmacocinético realizado en las herramientas bioinformáticas SwissADME, SwissTargetPrediction y ADME/Tlab. El análisis estadístico se llevó a cabo mediante una prueba ANOVA de una vía. Resultados: Los biopéptidos inhibidores de la dipeptidil peptidasa IV (DPP-IV) y la enzima convertidora de angiotensina (ECA) exhibieron la mayor frecuencia de liberación. Además, los parámetros W y ASno mostraron diferencias significativas (p> 0.05) entre las isoformas miofibrilares evaluadas. Siete biopéptidos se clasificaron como altamente absorbibles e informaron un cumplimiento óptimo de similitud con el fármaco. Aunque los biopéptidos tienen propiedades farmacocinéticas adecuadas, su potencia terapéutica demostró ser menor que la de los fármacos inhibidores de la DPP-IV y la ACE. Conclusiones: La troponina y la tropomiosina son una fuente dietética rica en péptidos bioactivos, principalmente DPP-IV e inhibidores de la ACE. Los productos finales de la digestión son principalmente dipéptidos con propiedades farmacocinéticas óptimas y similares a la de los fármacos, lo que sugiere una aplicación terapéutica factible en trastornos hipertensivos e hiperglicémicos