多肽知识课件

多肽的基本知识多肽定义：多肽是α－氨基酸以肽键连接在一起而形成的化合物，它也是蛋白质水解的中间产物。由两个氨基酸分子脱水缩合而成的化合物叫做二肽，同理类推还有三肽、四肽、五肽等。通常由三个或三个以上氨基酸分子脱水缩合而成的化合物都可以成为叫多肽。多肽合成：固相合成法，液相合成法树脂的选择及氨基酸的固定将固相合成与其他技术分开来的最主要的特征是固相载体，能用于多肽合成的固相载体必须满足如下要求：必须包含反应位点（或反应基团），以使肽链连在这些位点上，并在以后除去；必须对合成过程中的物理和化学条件稳定；载体必须允许在不断增长的肽链和试剂之间快速的、不受阻碍的接触；另外，载体必须允许提供足够的连接点，以使每单位体积的载体给出有用产量的肽，并且必须尽量减少被载体束缚的肽链之间的相互作用。用于固相法合成多肽的高分子载体主要有三类：聚苯乙烯-苯二乙烯交联树脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯-乙二醇类树脂及衍生物，这些树脂只有导入反应基团，才能直接连上（第一个）氨基酸。根据所导入反应基团的不同，又把这些树脂及树脂衍生物分为氯甲基树脂、羧基树脂、氨基树脂或酰肼型树脂。氨基、羧基、侧链的保护及脱除

要成功合成具有特定的氨基酸顺序的多肽，需要对暂不参与形成酰胺键的氨基和羧基加以保护，同时对氨基酸侧链上的活性基因也要保护，反应完成后再将保护基因除去。同液相合成一样，固相合成中多采用烷氧羰基类型作为α氨基的保护基，因为这样不易发生消旋。最早是用苄氧羰基，由于它需要较强的酸解条件才能脱除，所以后来改为叔丁氧羰基（BOC）保护，用TFA（三氟乙酸）脱保护，但不适用含有色氨酸等对酸不稳定的肽类的合成。changMeienlofer和Atherton等人采用Carpino报道的Fmoc(9-芴甲氧羰基)作为α氨基保护基，Fmoc基对酸很稳定，但能用哌啶-CH2CL2或哌啶-DMF脱去，近年来，Fmoc合成法得到了广泛的应用。羧基通常用形成酯基的方法进行保护。甲酯和乙酯是逐步合成中保护羧基的常用方法，可通过皂化除去或转变为肼以便用于片断组合；叔丁酯在酸性条件下除去；苄酯常用催化氢化除去。对于合成含有半胱氨酸、组氨酸、精氨酸等带侧链功能基的氨基酸的肽来说，为了避免由于侧链功能团所带来的副反应，一般也需要用适当的保护基将侧链基团暂时保护起来。保护基的选择既要保证侧链基团不参与形成酰胺的反应，又要保证在肽合成过程中不受破坏，同时又要保证在最后肽链裂解时能被除去。如用三苯甲基保护半胱氨酸的S-，用酸或银盐、汞盐除去；组氨酸的咪唑环用2,2,2-三氟-1-苄氧羰基和2,2,2-三氟-1-叔丁氧羰基乙基保护，可通过催化氢化或冷的三氟乙酸脱去。精氨酸用金刚烷氧羰基（Adoc）保护，用冷的三氟乙酸脱去。

固相中的接肽反应原理与液相中的基本一致，将两个相应的氨基被保护的及羧基被保护的氨基酸放在溶液内并不形成肽键，要形成酰胺键，经常用的手段是将羧基活化，变成混合酸酐、活泼酯、酰氯或用强的失去剂（如碳二亚氨）形成对称酸酐等方法来形成酰胺键。其中选用DCC、HOBT或HOBT/DCC的对称酸酐法、活化酯法接肽应用最广。裂解及合成肽链的纯化BOC法用TFA+HF裂解和脱侧链保护基，FMOC法直接用TFA，有时根据条件不同，其它碱、光解、氟离子和氢解等脱保护方法也被采用。合成肽链进一步的精制、分离与纯化通常采用高效液相色谱、亲和层析、毛细管电泳等。侧链的保护Asp和Glu

Asp和Glu侧链羧基常用t-Bu保护.可用TFA、TMSBr等脱除.但是用t-Bu保护仍有侧链环化形成酰亚胺的副反应发生.近年来，发展了一些新的保护基如环烷醇酯、金刚烷醇酯等可减轻这一副反应，这些保护基可用TMSOTf(三氟甲磺酸三甲硅烷酯)除去。Asn和GlnAsn和Gln侧链的酰胺键在肽合成中一般不加以保护.但合成大肽时，Asn和Gln的α-羧基活化时可能会发生分子内脱氢反应生成氰基化合物.碱性时Gln的侧链可以环化生成酰胺.而且不保护的Fmoc-Gln和Fmoc-Asn在DCM中溶解度很差.为了避免这些问题，可以用9-咕吨基，2，4，6-三甲氧苄基，4，4′―二甲氧二苯甲基或三苯甲基等保护，这四种基因均可用TFA脱除。

Cys

Cys的－SH具有强亲核性，易被酰化成硫醚，也易被氧化为二硫键，必须加以保护.常用保护基有三类：一类用TFA可脱除，如对甲苄基、对甲氧苄基和三苯甲基等；第二类可用(CF3CO)3T1／TFA脱除，对TFA稳定.如t-Bu、Bom和乙酰胺甲基等.第三类对弱酸稳定，如苄基和叔丁硫基(stBu)等，Cys(StBu)可用巯基试剂和磷试剂还原，Cys(Bzl)可用Na/NH3(1)脱保护；Lys

Lys的ε-NH2必须加以保护.但与α－NH2的保护方式应不同，该保护基要到肽链合成后除去.ε－NH2的保护无消旋问题，可以采用酰基保护基，其它常用的保护基有苄氧碳基和Boc。裂解及侧链保护基脱除

Fmoc法裂解和脱侧链保护基时可采用弱酸.TFA为应用最广泛的弱酸试剂，它可以脱除t-Bu、Boc、Adoc、Mtr等；条件温和、副反应较少.不足之处：Arg侧链的Mtr很难脱除，TFA用量较大；无法除掉Cys的t-Bu等基因.也有采用强酸脱保护的方法：如用HF来脱除一些对弱酸稳定的保护基，如Asp、Glu、Ser、Thr的Bzl(苄基)保护基等，但是当脱除Asp的吸电子保护基时，会引起环化副反应.而TMSBr和TMSOTf在有苯甲硫醚存在时，脱保护速度很快.此外，根据条件不同，碱、光解、氟离子和氢解等脱保护方法也有应用。

2.如果带电氨基酸平均分布于全部序列中，那么含有>25%带电氨基酸（E，D，K，R，H）的亲水肽和含有<25%疏水氨基酸的肽一般都能溶于水溶液。多肽的纯化系统一般为0.1%TFA/水和0.1%TFA/ACN。因此，如果肽溶解在没有缓冲能力或者缓冲能力很弱的缓冲液中，结果可能导致肽溶液呈酸性。在使用别的方法溶解肽时务必使溶剂的pH值近乎中性。酸性肽（E+D残基数多于K+R+H残基数）和碱性肽（K+R+H残基数多于E+D残基数）在中性pH值条件下比在酸性pH值下更易于溶解。

3.对于疏水氨基酸含量为50%～75%的肽，即使序列中含有>25%带电氨基酸也有可能不溶于水或者部分溶解。最好先把肽溶于最少量的强有机溶剂如DMF、ACN、异丙醇、乙醇、乙酸、4-8MGdnHCl、尿素，或者DMSO（序列中没有C，W，M时），及其它类似的有机溶剂中。最好将溶解肽的有机溶剂缓慢地逐滴加入水溶液中，如果溶液变浑浊，可能是达到了溶解极限，继续溶解就没什么用了。需要注意的是，最开始选择的溶剂应该与实验系统兼容。

4.疏水氨基酸含量>75%的强疏水肽一般也不溶于水溶液。此类肽也应该先用强有机溶剂（如TFA，甲酸）溶解，如果将其加入到水溶液中也可能产生沉淀。最后的肽溶液可能需要高浓度的有机溶剂使之变性，而有机溶剂一般不用于活细胞的生物功能研究。

5.S，T，E，D，K，R，H，N，Q，Y含量高（>75%）的多肽序列容易形成多余的分子间氢键网络，在浓的水溶液中容易形成凝胶。此类肽可以用步骤3所述方法溶解。肽的溶解方法根据不同的氨基酸序列，可以参考以下方法来溶解合成肽。最好是先将少量肽用水溶液溶解，不要一次将全部样品都溶解掉。

1.将酸性氨基酸Asp(D)，Glu(E)和C端-COOH的值定为-1。

2.将碱性氨基酸Arg(R)，Lys(K)，His(H)的值定为+1。

3.计算肽中全部电荷量。

4.如果肽的全部电荷为正值，则肽呈碱性，可以先用水溶解。如果肽不溶于水，可以用10%乙酸或者更高浓度的乙酸溶解。如果肽一点都不溶，加入TFA(<50ml)助溶，并用去离子水稀释至1ml。

5.如果肽的全部电荷为负值，则肽呈酸性，可以先用水溶解。如果肽不溶于水，加入NH4OH(<50ml)助溶，并用去离子水稀释至1ml。

6.如果肽的全部电荷为0，则肽呈中性。中性肽需要用乙腈、甲醇、异丙醇等有机溶剂来溶解，也可以加入变性剂（如尿素、盐酸胍等）。实例：KRLMKSIEVIMPL:(+4)+(-2)=+2。此条肽呈碱性。见以上步骤4。LVKMKSIEDPDCE:(+3)+(-5)=-2。此条肽呈酸性。见以上步骤5。MVSRKDLVEHRDM:(+4)+(-4)=0。此条肽呈中性。见以上步骤6。多肽的不稳定

多肽的不稳定性是其制剂研究中存在的主要问题之一，其原因较多。但对某一个多肽来说引起不稳定的主要原因并不多。详细研究外界条件（如PH、温度、光照、氧浓度等）对多肽稳定性的影响有助于设计合理的制剂配方。尽管添加剂稳定多肽的机制还不十分清楚，使用添加剂仍是目前提高多肽制剂稳定性的主要手段之一。应用CD、DSC等分析手段可帮助快速筛选道合适的添加剂。引起多肽不稳定的原因

1.脱酰胺反应在脱酰反应中，Asn/Gln残基水解形成Asp/Glu。非酶催化的脱酰胺反应的进行。在Asn-Gly-结构中的酰胺基团更易水解，位于分子表面的酰胺基团也比分子内部的酰胺基团易水解。2.氧化多肽溶液易氧化的主要原因有两种，一是溶液中有过氧化物的污染，二是多肽的自发氧化。在所有的氨基酸残基中，Met、Cys和His、Trp、Tyr等最易氧化。氧分压、温度和缓冲溶液对氧化也都有影响。提高稳定性的途径1.定点突变通过基因工程手段替换引起多肽不稳定的残基或引入能增加多肽稳定性的残基，可提高多肽的稳定性。2.化学修饰多肽的化学修饰方法很多，研究最多的是PEG修饰。PEG是一种水溶性高分子化合物，在体内可降解，无毒。PEG与多肽结合后能提高热稳定性，抵抗蛋白酶的降解，降低抗原性，延长体内半衰期。选择合适的修饰方法和控制修饰程度可体质或提高原生物活性。3.添加剂通过加入添加剂，如糖类、多元醇、明胶、氨基酸和某些盐类，可以提高多肽的稳定性。糖和多元醇在低浓度下迫使更多的水分子围绕在蛋白质周围，因而提高了多肽的稳定性。在冻干过程中，上述物质还可以取代水而与多肽形成氢键来稳定多肽的天然构象，而且还可以提高冻干制品的玻璃化温度。此外表面活性剂如SDS、Tween、Pluronic,能防止多肽表面吸附、聚集和沉淀