肽链的设计

日期:2020-08-08 09:32
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摘要:
简介  
简介
     
 
多肽是复杂的大分子,因此每条序列在物理和化学特性上都是独特的。有些多肽合成很困难,另有些多肽虽然合成相对容易,但纯化困难。*常见的问题是许多肽不溶于水溶液,因此在纯化中,这些疏水肽必须溶于非水溶剂中,或特殊的缓冲液,而这些溶剂或缓冲液很可能不适合应用于生物实验系统,因此研究人员不能使用该肽达到自己的目的,因此下面是对于研究人员设计多肽的一些建议。
 
     
  合成困难肽的选择  
     
 
1. 减少序列长度
由于肽的长度增加导致粗产物纯度降低,小于15个残基的肽能较容易得到。当肽链长度增加到20个残基以上时,正确产物的量就是一个主要考虑的问题。在许多实验中,降低残基数低于20往往能得到更好的结果。
2. 减少疏水残基数
疏水残基占明显优势的肽,尤其在距C端7~12个残基的区域,常常引起合成困难。这通常被认为是由于合成中形成β折叠片,这样产生不完全偶联。在这些例子中,用一个或几个极性残基置换,或加入Gly或Pro以打开肽结构可能会有帮助。
3. 减少“困难”残基
有多个Cys、Met、Arg、Try残基通常难于合成。Ser通常可作为Cys的非氧化替换。
 
     
  改善可溶性的选择  
     
 
1. 改变N端或C
对于酸性肽(即pH值为7时带负电荷),我们推荐乙酰化(N端乙酰化,C端保持自由羧基),以增加负电荷。而对于碱性肽(即pH值为7时带正电荷),我们推荐酰氨化(N端自由氨基,C端酰氨化),以增加正电荷。
2. 缩短或加长序列
某些序列含有大量疏水氨基酸,如Trp、Phe、Val、Ile、Leu、Met、Tyr和Ala等,当这些疏水残基大于50%通常难于溶解。为了增加肽的极性,加长序列可能会有帮助。另外一种选择是通过减少疏水残基的方法降低肽链的长度以增加极性。肽链极性越高,就越有可能溶于水。
3. 加入可溶性残基
对于某些肽链而言,加上一些极性氨基酸能改善可溶性。我们推荐给酸性肽的N端或C端加上Glu-Glu。给碱性肽的N端或C端加上Lys-Lys。如果不能加入带电荷基团,可以将Ser-Gly-Ser加到N端或C端。但是,肽链的两端不能改变时,该方法则不可行。
4. 通过置换一个或多个残基改变序列
肽链的可溶性可通过改变序列内某些残基来改善。通常单个残基的替换就能显著改善其疏水性,而这种改变通常是较为保守的,如用Gly代替Ala。
5. 通过选用不同“框架”来改变序列
如果能用某个序列来制备许多长度一定的相互串连或重叠的多肽,则可以用改变各个多肽起始点的方法来实现改变序列的目的。其原理是:在同一多肽的亲水和疏水残基间创造新的更好的平衡,或将同一多肽内的“困难”残基(比如2个Cys)放进两个不同的多肽而不是集于同一分子内。
 
     
  特殊氨基酸残基对肽链特性影响的一些要点  
     
 
对于由遗传密码编码的二十种氨基酸及蛋白质中常见的其他氨基酸,按其特性可以用几种方法进行分类。下面列出了*常见的氨基酸的三字母代码和单字母代码,以及不同的分类方法。
氨基酸的代码
    丙氨酸               Ala         A            甲硫氨酸                  Met         M
    半胱氨酸           Cys         C            天门冬酰胺               Asn         N
    天门冬氨酸        Asp         D            脯氨酸                     Pro          P
    谷氨酸               Glu         E            谷氨酰胺                  Gln          Q
    苯丙氨酸            Phe        F            精氨酸                      Arg          R
    甘氨酸               Gly         G            丝氨酸                     Ser          S
    组氨酸               His         H            苏氨酸                      Thr           T
    异亮氨酸            Ile           I             缬氨酸                      Val           V
    赖氨酸               Lys         K           色氨酸                      Trp           W
    亮氨酸               Leu         L            酪氨酸                      Tyr           Y
蛋白质中常见的其他氨基酸
    羟脯氨酸
    胱氨酸
    焦谷氨酸
肽链设计中常见的其它氨基酸
    α-氨基丁酸(Cys的置换物)
    β-氨基丙氨酸(Ala的直链异构物)
    正亮氨酸(亮氨酸的线性侧链异构物)
氨基酸按其亲水性、疏水性可分为
    亲水性氨基酸:D,E,H,K,Q,R,S,T,羟脯氨酸,焦谷氨酸
    疏水性氨基酸:AFILMPVWY,α-氨基丁酸,β-氨基丙氨酸,正亮氨酸
    C和G属于未定类
其它的分类方法
    在温和条件下氧化的氨基酸:C,M
    脱氨或脱羧基的氨基酸:N,Q
    蛋白制备中易降解的氨基酸:M,W
    带正电荷的氨基酸:K,R,H
    带负电荷的氨基酸:D,E
当下列疏水氨基酸,即AlaValLeuIleProMet,PheTrp存在于C端时,通常引起合成及纯化的困难,这主要是因为它们难溶于水。
如果您看见这些氨基酸,即CysHisPro普遍存在于序列中或在C 端时,则在常规的固相合成中需要特殊的固相支持物。在用普通的固相支持物时,在二肽阶段,由于环化引起的损失非常高。在许多例子中,甚至导致所有链从固相支持物上损失,但是若C端为酰氨化Pro 时,或者用特殊的PEG-聚苯乙烯固相支持物时,能使产量大为提高,则不会发生这种现象。
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