订书肽的合成与应用_高帅_郭叶_李海燕_方葛敏
肽段合成及高效液相色谱分析法
肽段合成及高效液相色谱分析法肽段合成是一项重要的有机合成技术,用于合成具有生物活性的肽段。
肽段是由氨基酸单元通过肽键连接而成的短链多肽。
这些肽段在生物化学研究、药物研发和治疗等领域具有重要的应用价值。
本文将探讨肽段合成的方法以及高效液相色谱分析法在肽段合成中的应用。
肽段合成的方法多种多样,常见的有液相合成、固相合成和液相-固相组合合成等。
其中,固相合成是最常用的方法之一。
固相合成是指将第一个氨基酸通过活化剂与载体(通常是小颗粒状的聚合物)上的取代基连接起来,然后逐渐添加下一个氨基酸,直到肽段的完整合成。
这种方法具有操作方便、产率高的特点,广泛应用于肽段的制备。
高效液相色谱(HPLC)是一种常用的色谱技术,用于分离、纯化和定量分析化合物。
在肽段合成中,HPLC常用于检测肽段纯度、分析单体氨基酸以及监测反应进度等。
HPLC的原理是根据化合物在流动相与固定相之间的相互作用力差异,通过控制流动相和固定相的选择,使待测化合物分离出来。
根据不同的目的,可以使用不同类型的HPLC柱和检测方法。
在肽段合成的过程中,HPLC通常用于监测反应的进行,并确定合成产物的纯度。
一般来说,反应结束后,需要将反应体系中未反应的起始物质和副产物从产物中去除。
这时,可以通过选择合适的HPLC柱和适当的流动相,将产物与杂质分离开来。
通过监测流出的色谱峰,可以确定产物的纯度,并计算反应的收率。
如果发现产物纯度不高,可以通过调整合成条件或者加强纯化步骤来改善。
另外,HPLC还可以用于分析合成肽段过程中的反应进展。
在合成的不同步骤中,可以取样进行分析,以确定反应的程度或反应是否已经完成。
这对于监测固相合成中活化剂催化剂的消耗情况以及未反应起始物质的转化非常重要。
通过监测HPLC色谱图上的各个峰的峰面积变化,可以确定反应进展的程度。
当峰面积不再发生变化时,说明反应已经完成。
除了在合成过程中的应用,HPLC还可以用于分析合成完成后的肽段的纯度。
订书肽的合成与应用_高帅_郭叶_李海燕_方葛敏
PROGRESSINCHEMISTRYDOI:10 7536/PC130771http://www.progchem.ac.cn㊀㊀ProgressinChemistry,2014,26(1):100 109订书肽的合成与应用高㊀帅1,2㊀郭㊀叶2㊀李海燕2㊀方葛敏1,2∗(1.中国科学院合肥物质研究院强磁场科学中心合肥230031;2.清华大学化学系㊀北京100084)摘㊀要㊀许多重要的生物过程的调节都通过蛋白⁃蛋白相互作用来实现的㊂一般,蛋白⁃蛋白作用的界面太大而不能被小分子药物选择性靶向,因此小分子药物很难高效特异性地阻断该类型的相互作用㊂此外,由于蛋白质药物很难透过细胞膜,它们也不能直接靶向细胞内的相互作用㊂由于当前药物分子的限制,发展下一代既能进入细胞膜又能特异性靶向蛋白⁃蛋白相互作用的分子成为新的研究热点㊂为了克服上述药物分子的缺点,Verdine等发展了一种全碳支架的具有α⁃螺旋结构的新型多肽,这种多肽被称作订书肽(stapledpeptides)㊂相比于天然多肽,订书肽有更高的酶解稳定性并且可以进入细胞膜,从而提高了它的药理性能㊂本文将从订书肽的化学合成㊁生物物理性能的表征和其在癌症和HIV治疗㊁信号通路的调节和肿瘤激活蛋白的抑制方面的生物应用详细介绍订书肽的最新进展㊂关键词㊀订书肽㊀蛋白⁃蛋白相互作用㊀多肽药物中图分类号:O629 7㊀文献标识码:A㊀文章编号:1005⁃281X(2014)01⁃0100⁃10收稿:2013年7月,收修改稿:2013年9月,网络出版:2013年12月25日㊀∗∗Correspondingauthor㊀e⁃mail:fgmsxy@gmail.comChemicalSynthesisandApplicationsofStapledPeptidesGaoShuai1,2㊀GuoYe2㊀LiHaiyan2㊀FangGemin1,2∗(1.HighMagneticFieldLaboratory,ChineseAcademyofSciences,Hefei230031,China;2.DepartmentofChemistry,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract㊀Regulationofavarietyofbiologicalprocessesdependsontheprotein⁃proteininteractions.Generally,theprotein⁃proteininteractionsurfaceistoolargetobeselectivelytargetedbysmallmoleculedrugs.Besides,proteindrugcandidatescannotbeuseddirectlyforthispurposebecauseoftheirlowcellularmembranepermeability.Duetotheseproblems,itisimperativetodevelopthenext⁃generationtherapeuticarsenalsthatcombinethemembranepermeabilityofsmallorganicmoleculeswiththebroadtargetabilityofprotein⁃baseddrugs.Toovercomethischallenge,etal.designedanovelkindofpeptidesthatweredesignatedashydrocarbon⁃stapledα⁃helicalpeptides.Thesyntheticmini⁃proteincanstronglyconfineitsconformationintoα⁃helixbyintroducinganall⁃hydrocarbonchemicalbrace.Thepharmacologyofthestapledpeptides,comparedwiththeirunstapledcounterpart,isgreatlyimproved,includingenhancingproteolyticresistanceandcellularpermeability.Inthispaper,wewillreviewtherecentadvancesofthestapledpeptidesinrespectoftheirchemicalsynthesis,biophysicalpropertiesandpharmaceuticalapplicationsoftheminthecancer⁃,andHIV⁃associatedtreatment,theregulationofsignalpathwayandtherepressionoftumor⁃activatedproteins.Keywords㊀tapledpeptides;protein⁃proteininteractions;peptidedrugsContents1㊀Introduction2㊀Synthesisandmodificationofstapledpeptides2 1㊀Selectionofinsertionsitesofα⁃methyl,α⁃alkenylglycine2 2㊀Chemicalsynthesisofstapledpeptides网络出版时间:2014-01-02 16:28网络出版地址:/kcms/doi/10.7536/PC130771.html化学进展,2014,26(1):100 109㊃101㊀㊃2 3㊀Modificationonstapledpeptides2 4㊀Synthesisoflong⁃chainstapledpeptides3㊀Biophysicalpropertiesofstapledpeptides3 1㊀Conformationofstapledpeptides3 2㊀Highbindingaffinitytotargetproteins3 3㊀Resistancetoproteolyticenzymes3 4㊀Highcellularpermeability3 5㊀Characterizationofitsbioactivity4㊀Functionandapplicationofstapledpeptides4 1㊀Applicationincancer⁃associatedtreatment4 2㊀ApplicationinHIV⁃associatedtreatment4 3㊀Applicationinregulationofsignalpathway4 4㊀Applicationinhepatitis⁃associatedtreatment5㊀Conclusionandoutlook1㊀引言蛋白⁃蛋白相互作用(PPI)在许多生物过程中扮演着重要的角色,例如病毒的自组装,细胞的增殖㊁生长㊁分化及程序性死亡㊂人类疾病中许多潜在的治疗靶标主要是蛋白⁃蛋白相互作用㊂由于大部分PPI面比较大而且是不连续的平面,小分子试剂很难与其特异性紧密结合㊂目前,大约有10%的胞外疾病可以利用蛋白类药物来治疗㊂蛋白药物最大的缺点是不能透过细胞膜,因而无法靶向于胞内靶标㊂基于小分子和蛋白类药物的局限,发展能穿过细胞膜的多肽㊁蛋白质和核酸逐渐成为药物研究的前沿问题㊂最近生物大分子化学合成方面取得了一些新的进展,为研发这类药物提供了有力的技术工具[1 21]㊂最近研究表明,具有α螺旋结构和富含正电荷的多肽[22 24]可以穿过细胞膜㊂因此,越来越多的研究开始关注含有α螺旋结构的多肽的合成与应用㊂然而,多肽一旦从母体上分离就不能保持原有的二级结构,由于构象的不稳定,多肽与作用蛋白的结合能力非常弱,而普通的线性多肽不能透过细胞膜,且易被蛋白酶水解[25]㊂基于此,人们不断尝试发展稳定α螺旋结构的方法,例如,利用二硫键或分子内酰胺键作为支架㊂然而,这些支架在生理环境下均不能稳定存在㊂2000年,Verdine等发展了一种用碳碳键作为支架来稳定多肽α螺旋结构的方法[26]㊂由该方法得到的多肽称为订书肽(stapledpeptides)㊂订书肽有着更高的α螺旋程度,与靶标的结合能力增加5 5000倍㊂此外,订书肽能透过细胞膜,难被蛋白酶水解,在生物体内的半衰期较长㊂本文将主要从合成方法㊁理化性质和生物学功能及前景展望来4个方面介绍订书肽㊂表1为三种药物分子优缺点比较㊂表1㊀三大类型药物分子的比较Table1㊀Threekindsofpharmaceuticsmoleculesresearchobjectmolecularweight(Da)advantagesdisadvantagessmallorganicmolecules<1000Highstability,highcellularpermeabilityandlowcostofproductionseveresideeffects,inabilitytodisruptprotein⁃proteininteraction,anddemandforstructuraloptimizationproteins>10000lowtoxicity,abilitytoselectivelytargetproteininterfaceshavinglargeshallowsurfacespoorinvivostability,unabletotraversecellmembranes,highcostofproductionstapledpeptides1000 5000lowtoxicity,highstabilityinvivo,accessibletotargetintracellularproteinswithspecificityfewstudiesontheirsafetyandefficacyinhuman2㊀订书肽的合成与修饰订书肽的合成策略如下,首先在固相合成多肽链过程中引入两个α⁃甲基,α⁃烯基非天然氨基酸,然后通过烯烃复分解反应(RCM)环化,得到订书肽[27]㊂α⁃甲基,α⁃烯基非天然氨基酸因含有手性中心,需采用手性基团诱导来合成㊂以S⁃型α⁃甲基,α⁃烯基非天然氨基酸的合成为例,我们简单介绍合成该类物质的一般方法,见图1㊂首先,在三乙胺催化下,手性辅基试剂(1R,2S)⁃2⁃胺基⁃1,2⁃二苯乙醇与2⁃溴丙酸乙酯发生亲核取代反应,并采用(Boc)2O保护自由胺基;接下来,在对甲基苯磺酸的催化下,环状的含有手性辅基的丙氨酸前体得以高效生成,在碱性催化剂和低温下,烯基基团高效立体选择性地连接到氨基酸的α⁃位㊂最后,在氨基锂条件下脱去手性辅基,并采用Fmoc基团保护α⁃胺基㊂2 1㊀非天然氨基酸插入位点的选择为了使订书肽与靶点蛋白质的相互作用不受外加非天然结构的影响,选择非天然氨基酸的插入位点至关重要㊂通过对蛋白质的核磁或晶体数据的分析,可以选择与靶向蛋白相互用的α螺旋多肽片段㊃102㊀㊃ProgressinChemistry,2014,26(1):100 109图1㊀非天然氨基酸插入位点及合成[27,29,30]Fig.1㊀Insertionsitesandsyntheticrouteofα⁃methyl,α⁃alkenylglycine[27,29,30]为研究对象,同时选择不参与靶向蛋白作用的氨基酸残基作为非天然氨基酸插入的潜在位点㊂如果缺乏上述数据,也可以首先合成一系列锁定多肽,然后通过活性筛选的方法选出最优结构的订书肽㊂通常,一对用于RCM反应的非天然氨基酸的合成流程[28,29]及插入在多肽序列的i,i+3位,i,i+4位或者i,i+7位的位点,如图1㊂一般而言,选择合成的构象锁定α螺旋多肽的长度不超过20个氨基酸[30]㊂在设计多肽过程中,电荷也是影响订书肽功能的重要因素,正电荷有利于多肽跨膜,而负电荷不利于跨膜㊂研究发现,将正负电荷分别放在肽链的碳末端和氮末端可以产生额外的氢键结合,该结构能中和订书肽产生的大的偶极作用㊂2 2㊀订书肽的合成通常采用Fmoc⁃固相多肽合成方法制备订书肽㊂普通氨基酸的侧链由对酸不稳定的保护基保护,α⁃氨基由被对碱不稳定的Fmoc保护基保护㊂两个用于构象锁定的氨基酸均为α⁃甲基,α⁃烯基非天然氨基酸㊂这两个非天然氨基酸间隔一般为两个㊁三个或者六个氨基酸,其中i,i+3⁃位和i,i+4⁃位稳定一个α⁃螺旋,i,i+7⁃位稳定两个α⁃螺旋,如图1㊂可以根据碳端官能团来选择树脂,如需碳端保留羧基,可以选择2⁃cl⁃trt树脂或Wang树脂;如需碳端为酰胺,可以选择RinkAmide⁃AM树脂㊂多肽合成完成后,采用钌作为催化剂进行烯烃复分解反应关环,形成碳碳键支架㊂根据后续实验需要,订书肽可以在固相上进行进一步的修饰㊂最后,将目标多肽从树脂上切割下来进行纯化,图2为i,i+4⁃位订书肽合成的流程示意图㊂图2㊀固相合成订书肽[25]Fig.2㊀Solid⁃phasepeptidesynthesisofstapledpeptides[25]2 3㊀订书肽的修饰在从树脂上切割下订书肽之前,将多肽氮端去化学进展,2014,26(1):100 109㊃103㊀㊃保护,裸露出α⁃氨基,继而可以在该位置进行不同的修饰㊂如果不需要氨基的电荷,可以进行乙酰化修饰;如果需要其他修饰,可以进一步进行修饰㊂订书肽的修饰大致可以分为两类:荧光素类标签(主要是荧光素)和亲和类标签(主要是生物素)㊂图3为主要的订书肽的修饰过程㊂订书肽氮端修饰荧光素可以用来研究多肽的细胞吸收和生物物理性质;氮端修饰生物素可用来研究多肽的生物物理性质和评价生物体内的靶向反应㊂当修饰氮端的时候,必须考虑修饰的位置是否会影响订书肽与靶向蛋白的结合能力㊂图3㊀订书肽修饰基团[41]Fig.3㊀Modificationsonstapledpeptides[41]此外,也可以对订书肽的碳端进行修饰㊂2011年,Muppidi等发展了在订书肽的碳端修饰精氨酸的方法[31]㊂实验结果表明,碳端精氨酸修饰不仅增加了订书肽的α螺旋程度,而且增强了订书肽的细胞入膜性,并且无明显的细胞毒性㊂2 4㊀长链订书肽的合成一般认为,由30个以上氨基酸残基组成的订书肽的合成不能通过固相合成一次高效合成,而需要多肽片段连接反应实现㊂2013年,Pentelute课题组,用 自然化学连接反应 (nativechemicalligation,NCL)的方法合成了长链非经典的订书肽(其侧链为半胱氨酸与六氟化苯或十氟联苯反应关环,而非Verdine型订书肽)从而使订书肽的得到更广泛的应用[19]㊂他们采用的连接方法为Kent发明的NCL[1],它涉及氮端半胱氨酸肽段与碳端硫酯肽段㊂NCL在蛋白质合成与半合成中取得了广泛的应用,但是碳端硫酯的Fmoc化学合成还存在挑战㊂近期的一个改进方法是我们发展的利用碳端酰肼代替硫酯进行多肽酰肼连接技术[6],该方法基本原理是在弱酸条件下多肽酰肼被亚硝酸氧化为酰基叠氮,并在芳基硫醇存在下原位转化为硫酯后与N端Cys肽实现化学选择性连接反应㊂与硫酯相比,碳端酰肼肽可以直接采用Fmoc法固相合成高效得到,且易于自动化㊂此外,酰肼肽可以实现生物表达,使酰肼法应用范围更加广泛㊂3㊀订书肽生物物理性质的表征订书肽的结构和生物活性可以通过多种生物物理的实验进行表征,例如,圆二色光谱[32]㊁二维核磁共振谱㊁X射线单晶衍射㊁荧光偏振和表面等离子体共振等㊂我们从以下5个方面来阐述该方面的进展㊂3 1㊀订书肽结构的表征圆二色光谱㊁核磁共振谱和X射线单晶衍射均可以用来表征订书肽的二级结构㊂圆二色光谱可用来表征订书肽的α螺旋的稳定程度㊂在多肽中主要的光活性基团是肽链骨架中的肽键㊁氨基酸的芳香残基和二硫键㊂如果多肽含有不规则的二级结构,那么其圆二色光谱在195nm处将有一个强的吸收峰;如果多肽含有α螺旋结构,那么其圆二色光谱在208nm和222nm处均有吸收峰㊂已知多肽的浓度,可以根据圆二色光谱在222nm的吸收信号来定量订书肽的α螺旋程度㊂通过对订书肽在不同温度下的圆二色光谱的测试,可以直观研究多肽构象的热稳定性㊂Baek等用圆二色谱表征了SAH⁃p53⁃8的结构,发现了支架结构能稳定多肽的α螺旋[33]㊂核磁共振谱和X射线单晶衍射可以直接模拟出订书肽的实际结构,并可以确定订书肽与靶蛋白的结合位点,为进一步的订书肽的设计提供了结构基础㊂Phillips等设计了靶向雌激素受体的订书肽[34]㊂通过对一系列锁定多肽的核磁与单晶衍射结构的表征,他们发现订书肽的碳碳支架会影响其与疏水蛋白表面的相互作用㊂3 2㊀订书肽与靶蛋白结合能力表征荧光偏振与表面等离子共振技术可以用于多肽与靶向蛋白结合能力的测定,并且能定量测量订书肽结合常数[35 38]㊂偏振荧光的强弱程度与荧光分子的大小呈正相关,与其受激发时转动速度呈反相关㊂在固相多肽合成的过程中将一个荧光基团引入订书肽,如异硫㊃104㊀㊃ProgressinChemistry,2014,26(1):100 109氰酸荧光素㊂在溶液中,靶向蛋白与订书肽结合,可以产生荧光偏振,荧光偏振程度与多肽绑定在靶向蛋白的数量有关㊂通过测量偏振荧光,可以定量测定多肽与靶向蛋白的结合常数㊂另一种改进的荧光偏振方法可以测定不含荧光基团的订书肽阻断蛋白⁃蛋白相互作用的能力㊂在这种改进的荧光偏振中,含有荧光修饰的线性天然多肽与不含荧光修饰的订书肽混合在一起㊂通过对含有荧光标记的天然多肽荧光偏振降低程度的测量,来测量订书肽阻断天然多肽与蛋白靶向的结合能力㊂2009年,Bautista等[39]用荧光偏振的方法,分析了构象锁定的β多肽与hDM2之间的结合能力㊂他们发现构象锁定的β多肽与靶蛋白的结合能力与引入构象锁定支架的位置相关,有些位置可以明显增强结合能力,有些位置却会明显降低结合能力㊂在表面等离子体共振实验中,首先将生物素修饰的订书肽固定在生物传感芯片上,然后将其暴露于靶向蛋白中㊂这样订书肽与靶向蛋白之间的相互作用可以被直接测定,并且可以得到结合的动力学过程㊂表面等离子体实验也可以用于测定订书肽抑制蛋白复合物形成的程度㊂将蛋白复合物固定在生物传感芯片上,然后将其暴露在订书肽中,这样可以测定订书肽对多蛋白复合物的结合与解离动力学影响㊂3 3㊀订书肽酶解稳定性的表征从人工合成多肽到药物,多肽的酶解稳定性成为一个重要的指标,也是一个主要的障碍㊂由于蛋白水解酶水解酰胺键需要多肽有一个舒展的构象,因此用支架来锁定多肽的α螺旋结构可以有效地抑制多肽被蛋白水解酶水解㊂为了评估多肽的体外酶解稳定性,需要基于订书肽的序列选择蛋白水解酶㊂胰蛋白酶可以识别精氨酸(Arg)和赖氨酸(Lys),糜蛋白酶主要识别苯丙氨酸(Phe)㊁酪氨酸(Tyr)㊁亮氨酸(Leu)和甲硫氨酸(Met)㊂Bird等[40]表征了Bcl⁃2域的订书肽,并进行了酶解稳定性的测定㊂他们通过对比荧光素标记的订书肽与荧光素标记的线性肽在胰蛋白酶存在下不同时间段的荧光强度变化来确定订书肽的酶解稳定性㊂对订书肽进行体内或体外的血清稳定性测定可以更加明确地表明多肽的酶解稳定性㊂3 4㊀订书肽入膜性的表征流式细胞计和共聚焦荧光显微镜这两种方法可以利用荧光标记订书肽来研究多肽的细胞通透性[41]㊂单个含有荧光分子的细胞可以便捷地被流式细胞计筛选出,这样可以精确了解订书肽的入膜效果㊂但是,流式细胞计数不能观察订书肽在细胞中的具体位置㊂由于黏附在细胞表面的订书肽会产生入膜的错误信息,在分析订书肽入膜性时,必须用胰蛋白酶除去吸附细胞表面的订书肽㊂共聚焦荧光显微镜法研究的细胞数量明显要少于流式细胞计所研究的数目㊂需要指出的是,共聚焦荧光显微镜法可以研究订书肽的入膜的更多细节,如订书肽在细胞内的具体位置,但是共聚焦显微镜法只能定性的判断多肽是否能进入细胞㊂最近发展了一种可以定量测定多肽入膜性的荧光显微镜法,也可以直接定量比较多肽的入膜性差异,但不能提供可视化信息㊂Muppidi等[31]采用流式细胞计和共聚焦荧光显微镜研究了精氨酸修饰的订书肽的入膜过程㊂通过流式细胞计的方法,他们发现精氨酸修饰的订书肽可以明显提高多肽的入膜性;利用共聚焦显微镜法,他们进一步的确认了该结果,并提出精氨酸修饰的订书肽的入膜可能是通过内吞机理实现的㊂3 5㊀订书肽生物活性的表征理论计算结构表明订书肽中支架的局部稳定作用比α螺旋程度对生物活性的影响可能更大,测定订书肽的生物活性也成为必不可少的一步㊂体外免疫共沉淀可以测定订书肽在细胞环境下与靶蛋白的结合能力[42 45]㊂订书肽的免疫共沉淀过程可以简述为用抗体将目标蛋白特异性沉淀下来,同时与目标蛋白结合的订书肽也一起被沉淀㊂常用两种订书肽进行该实验,一种是利用荧光素标记的订书肽,另一种是利用生物素标记的订书肽㊂具体步骤主要为,在细胞裂解液中加入靶蛋白的特异性抗体,孵育一段时间后,加入与抗体特异性结合的琼脂糖上的蛋白A或蛋白G㊂当订书肽与靶蛋白结合时,订书肽也同时被沉降;沉淀复合物通过变性聚丙烯酰胺凝胶电泳又被分开;最后采用免疫印迹实验进一步证实构象锁定肽与靶蛋白结合㊂订书肽是否具有潜在的医学应用是通过活体内其功能的测量来评估的㊂将订书肽注入到活的患病动物体内,观察和测定动物体内各项生理指标以确定订书肽的生物活性㊂4 订书肽的生物医学功能与应用到目前为止,国际上有许多课题组都在从事与订书肽相关的研究,并取得了一定的成果㊂订书肽在治疗癌症㊁抑制艾滋病和丙型肝炎以及调节信号通路等方面的应用均有报道㊂下面主要将从这几个化学进展,2014,26(1):100 109㊃105㊀㊃方面简单介绍一下订书肽的医学应用㊂4 1㊀订书肽在癌病防治中的应用4 1 1㊀调控p53基因p53基因是一种抑癌基因,是细胞生长周期中的负调节因子,与DNA的修复㊁细胞分化㊁细胞周期的调控等生命过程有关㊂p53的缺失和突变及相关蛋白酶体的降解会导致肿瘤细胞的产生㊂修复p53的活性可以更加有效地治疗癌症㊂E3泛素连接酶hDM2直接结合在p53蛋白的反式激活域,靶向p53蛋白进行酶解如图4a所示㊂hDM4/hDMx可以抑制p53的活性㊂治疗癌症的一个有效的方法是寻找一种可以抑制hDM2/hDMx与p53结合的活性分子㊂基于p53序列而设计的多肽类抑制剂可以高效地结合hDM2;但线性的多肽不能进入细胞膜,且酶稳定性差㊂基于此,Bernal等[35]利用碳碳支架设计合成构象锁定肽,明显提高了多肽的入膜性和酶解稳定性,订书肽的结构如图4b与4c所示㊂含有15个氨基酸的构象锁定可以抑制p53蛋白与hDM2蛋白之间的相互作用㊂订书肽的α螺旋结构会插入到hDM2表面的疏水凹槽中从而抑制p53与之结合㊂该订书肽中的三个氨基酸对于结合hDM2是必不可少的,分别是19位苯丙氨酸㊁23位色氨酸和26位亮氨酸㊂SAH⁃p53疗法通过构象锁定肽SAH靶向转录过程激活p53达到抑制肿瘤㊂该策略的设计思路如下,首先,设计与hDM2相互作用的订书肽,碳碳支架的位置尽量避开与hDM2结合的重要部位;其次,利用烯烃复分解反应合成了4条i,i+7位订书肽(SAH⁃p53s1 4);最后,对订书肽SAH⁃p53s1 4进行生物物理实验表征㊂圆二色谱表明多肽的α螺旋程度都有所增加;荧光偏振实验发现订书肽的亲和力与天然多肽相近㊂细胞实验发现SAH⁃p53s1 4均难以跨过细胞膜㊂在生理pH条件下,订书肽SAH⁃p53s1 4由于带两个负电荷而难以通过细胞膜㊂他们将天冬氨酸与谷氨酸分别替换为天冬酰胺与谷氨酰胺,发展了第二代多肽化合物SAH⁃p53s5 8㊂细胞实验表明SAH⁃p538与hDM2有着高的亲和性并可以跨过细胞膜㊂Western印迹实验进一步证实SAM⁃p538能恢复p53的正常水平㊂该研究表明订书肽可以用于阻断蛋白⁃蛋白相互作用,在癌症的治疗方面有着广阔的前景㊂2010年,Bernal等[46]对SAH⁃p538调控p53进行了进一步的研究㊂hDMx的结构分析发现hDMx抑制p53的反式激活的α螺旋与hDM2的模式极为相似㊂因而,他们测试SAH⁃p538对hDMx的靶向抑制作用,并且研究了hDMx被抑制后的体内p53功能变化,实验结果表明,SAH⁃p538可以有效地抑制hDMx㊂SAH⁃p538既可以靶向hDM2也可以靶向hDMx,并且SAH⁃p538对于hDMx靶向能力比对hDM2的靶向能力高25倍㊂SAH⁃p538靶向细胞里的hDMx,阻断p53⁃hDMX复合物的形成,从而激活p53的肿瘤抑制通路㊂因此,对hDM2和hDMx双靶向的抑制剂可以更好地用于治疗癌症㊂compoundsequenceKd(nM)permeabilityWTAc⁃LSQETFSDLWKLLPEN⁃NH2410ʃ19 SAH⁃p53⁃1Ac⁃LSQETFSD∗WKLLPE∗⁃HN2100ʃ8 SAH⁃p53⁃2Ac⁃SQE∗FSDLWK∗LPEN⁃NH2400ʃ50SAH⁃p53⁃3Ac⁃LSQ∗TFSDLW∗LLPEN⁃NH21200ʃ89 SAH⁃p53⁃4Ac⁃LSQETF∗DLWKLL∗EN⁃NH20.92ʃ0.11 SAH⁃p53⁃5Ac⁃LSQETF∗NLWKLL∗QN⁃NH20.80ʃ0.05+SAH⁃p53⁃6Ac⁃LSQQTF∗NLWRLL∗QN⁃NH256ʃ11+SAH⁃p53⁃7Ac⁃QSQQTF∗NLWKLL∗QN⁃NH250ʃ10+SAH⁃p53⁃8Ac⁃QSQQTF∗NLWRLL∗QN⁃NH255ʃ11+图4㊀SAH⁃p53s的序列[35]Fig.4㊀SequencesofstapledpeptidesSAH⁃p53s[35]4 1 2㊀对于Bcl⁃2蛋白家族的调控B淋巴细胞瘤⁃2基因(B⁃celllymphoma⁃2)简称Bcl⁃2,是调控细胞凋亡的重要基因之一㊂Bcl⁃2基因是一种原癌基因,在抑制细胞凋亡过程中发挥重要的作用㊂Bcl⁃2家族蛋白是由4个保守的Bcl⁃2同源的区域组成,且每个同源域都包含一个α螺旋结构㊂根据在细胞凋亡过程中所起的功能不同,Bcl⁃2蛋白家族可以分为两大类,一类具有抑制细胞调亡作用,如Bcl⁃2㊁Bcl⁃XL㊁Bcl⁃1㊁Mcl⁃1等;另一类具有促进细胞凋亡作用,如Bax㊁Bcl⁃Xs㊁Bak㊁Bid等㊂Bcl⁃2家族蛋白构成了一个调节细胞凋亡的关键点㊂最近研究发现Bcl⁃2家族蛋白除了调控线粒体中凋亡因子的释放外,还在生命活动中扮演者许多新的角色,例如,调节新陈代谢[47,48]㊁体内Ca2+浓度[49]和线粒体形态[50]㊂Bcl⁃2蛋白通过包含其中的α螺旋结构的BH3片段来调节细胞内的蛋白⁃蛋白相互作用,最终调节许多生物过程㊂㊃106㊀㊃ProgressinChemistry,2014,26(1):100 109天然线性的短肽不能保持原有二级结构,难以进入细胞膜,且对蛋白水解酶不稳定㊂2004年,Walensky等[37]用碳碳支架来稳定的短肽的构象㊂通过模拟Bid的BH3区域,设计了一组具有稳定α螺旋结构的订书肽SAHBs,如表2所示㊂通过对天然BH3与SAHBs的圆二色谱比较,他们发现天然多肽主要以不规则卷曲的形式存在,只有16%的α螺旋程度;而SAHBs的α螺旋程度则提高到35%到87%㊂酶解稳定性的实验证实,与天然BH3相比,SAHBs具有更高的酶解稳定性以及血浆稳定性㊂此外,他们还通过核磁实验分别研究BH3和SAHBA与Bcl⁃XL的相互作用㊂外加天然多肽BidBH3或者SAHBA于15N标记的BCL⁃XL溶液后,采集Bcl⁃XL的二维15N⁃1H异核单量子相关核磁共振谱(HSQC)㊂两种HSQC谱图极为相似,这说明SAHBA和天然多肽BidBH3与靶向蛋白Bcl⁃XL的相互作用模式相同㊂荧光偏振实验发现SAHBA结合Bcl⁃XL的能力比天然多肽BidBH3高6倍㊂研究发现在小鼠的肝脏细胞中,SAHBA会使细胞色素c释放增加,而天然多肽BidBH3对细胞色素c释放量几乎没有影响㊂这也进一步证实了SAHBA能够激活细胞凋亡信号通路㊂随后的细胞入膜实验证明SAHBA可以进入细胞膜㊂上述研究结果预示订书肽SAHBs有潜力成为治疗癌症或者其他疾病的药物㊂表2㊀订书肽SAHBs序列[37]Table2㊀SequencesofstapledpeptidesSAHBs[37]compoundsequenceα⁃helicity(%)BIDBH3EDIIRNIARHLAQVGDSNLDRSIW15.7SAHBAEDIIRNIARHLAS5VGDS5NLDRSIW87.5SAHBA(GtoE)EDIIRNIARHLAS5VEDS5NLDRSIW77.8SAHBBEDIIRNIS5RHLS5QVGDSNLDRSIW85.5SAHBCEDIIRNIAS5HLAS5VGDSNLDRSIW59.7SAHBDEDIIRNIARR5LAQVGDS8NLDRSIW35.6㊀㊀Bax是Bcl⁃2家族蛋白中一个促凋亡因子㊂它位于细胞基质中,其被激活后会诱导细胞的死亡㊂Bcl⁃2等抗凋亡蛋白可以与Bax相互作用,抑制细胞的死亡㊂目前,科学家一致认为细胞的凋亡是通过细胞凋亡蛋白与抗凋亡蛋白相互作用来调节的,然而在凋亡应激反应中激活Bax和Bak的机理仍然存在争论㊂Gavathiotis等发现订书肽SAHBs可以直接激活Bax调节的线粒体凋亡[42]㊂通过BimSAHB与Bax复合物的二维15N⁃1H异核单量子相关核磁共振谱与顺磁弛豫增强核磁共振实验,他们确定Bax的激活位点与抗凋亡蛋白的典型模式完全不同㊂Bax激活反应引起了一系列动态连续变化,包括构象的改变与齐聚反应㊂通过一系列订书肽与BAax结合实验发现,只要碳链支架不是位于结合位点,BimSAHB均能有效地与Bax作用㊂该工作为癌症的治疗提供了一条新的思路,即建立细胞凋亡调节的一个新的靶标,寻找订书肽来激活癌细胞中的细胞凋亡通路㊂4 2㊀订书肽在艾滋病治疗中的应用人类免疫缺陷病毒(HIV)属于反转录病毒的一种㊂HIV通过破坏人体的免疫能力,导致免疫系统对抗原失去抵抗力,从而引发各种疾病包括癌症㊂HIV⁃1衣壳蛋白在病毒组装中扮演着重要的角色,成为新型艾滋病疗法的一个重要的靶标㊂研究者曾报道一个含12个氨基酸的带有α螺旋结构的多肽(CAI)可以在体外靶向衣壳的碳端区域(C⁃CA)阻断病毒衣壳的组装[51]㊂但是,该多肽因不能进入细胞膜而在生物体内不能发生作用,不适合作为抗病毒的药物㊂CAI在复合物CAI⁃C⁃CA结合的结构已经通过高分辨X射线晶体衍射法被解析[52]㊂Zhang等[38]通过结构优化将CAI转变成可以进入细胞膜的订书肽(NYAD⁃1)㊂首先,他们利用圆二色谱测试溶液中NYAD⁃1与CAI的二级结构,发现CAI主要以无规则卷曲的形式存在,并无典型的α螺旋结构㊂这一结果间接支持了结合诱导CAI的构象发生变化导致CAI与C⁃CA复合物的形成㊂不同的是,NYAD⁃1有着明显的α螺旋结构,其螺旋程度大约为80%㊂通过核磁谱图映射,他们发现NYAD⁃1和CAI分别与C⁃CA结合的化学位移非常相似,从而证明其结合方式也非常相似㊂通过共聚焦显微镜实验,证实订书肽可以进入细胞膜;通过体外细胞实验,他们证实了NYAD⁃1可以抑制病毒的组装㊂在病毒侵染细胞实验中,NYAD⁃1没有任何活性,表明订书肽对病毒进入细胞膜的过程没有抑制作用㊂这也进一步确定NYAD⁃1通过直接结合在CA上影响二聚界面的形成,阻碍成熟的和未成熟的病毒衣壳的形成,减少病毒感染人体内细胞㊂NYAD⁃1是对于抗HIV⁃1有着广谱的抗病毒活性,有着被优化成为一种新的治疗艾滋病药物的潜力㊂许多链段长的多肽由于结构的丧失和酶解稳定性差而致使其生物利用性低㊂恩弗韦肽是由36个氨基酸组成的多肽,是第一个可以阻断HIV⁃1进入人体的膜融合抑制剂㊂它通过靶向病毒的融合片段来抑制HIV⁃1病毒的感染㊂但是,由于生物稳定性差,不能口服,恩弗韦肽一直被限制成为补救型的医。
多肽合成的书 -回复
多肽合成的书-回复
以下是一些关于多肽合成的书籍推荐:
1. "Peptide Synthesis: A Practical Guide" by Peter R. Schreiber and Alberto Vasquez –这本书详细介绍了多肽合成的基本原理和技术,包括固相和液相合成方法,以及各种修饰和纯化策略。
2. "The Art and Science of Peptide Synthesis" edited by Paul Couvreur –这本论文集汇集了多位专家在多肽合成领域的研究成果和经验分享,涵盖了从基础理论到实际应用的各个方面。
3. "Solid Phase Peptide Synthesis: A Practical Approach" by Barry L. Karger and J. Michael Bassick –这本书专门讨论了固相多肽合成的方法和技术,包括合成策略、试剂选择、纯化和分析等关键步骤。
4. "Peptide Chemistry: A Practical Textbook" by Hiroaki Suga –这本书全面介绍了肽化学的基础知识和实验技术,包括多肽合成、结构测定、功能研究等内容,适合初学者和研究人员参考。
5. "Advanced Techniques in Protein Chemistry" edited by John M. Walker –这本论文集包含了许多关于蛋白质和多肽合成、表征和功能研究的高级技术,对于深入研究该领域的研究人员非常有帮助。
以上这些书籍都是多肽合成领域的重要参考资料,可以根据自己的需求和水平选择合适的读物。
默克关于多肽的合成资料
默克关于多肽的合成资料嘿,宝子们!今天咱们来唠唠默克关于多肽的合成资料哈。
多肽合成可是个超有趣又很有挑战性的事儿呢。
默克在这方面那可是有不少厉害的研究成果哦。
咱先说说多肽合成的基本概念吧。
多肽呢,就是由多个氨基酸通过肽键连接而成的化合物。
这就像是用小珠子(氨基酸)串成一条漂亮的链子(多肽)一样。
在默克的资料里,会详细地提到不同氨基酸之间是怎么巧妙地结合起来的。
然后就是合成的方法啦。
有固相合成法和液相合成法。
固相合成法就像是在一个固定的小舞台(固相载体)上,让氨基酸们一个个来表演(发生反应),最后组合成多肽。
这种方法的好处是操作相对简单,而且容易纯化产物。
液相合成法呢,就像是大家在一个大泳池(液相环境)里一起玩耍(反应),它适合合成一些比较特殊结构的多肽。
默克的资料里可能还会涉及到合成过程中的保护基的使用。
为啥要用保护基呢?就好比我们要给一些小珠子(氨基酸上的活性基团)穿上小衣服(保护基),防止它们在不该反应的时候反应了,等需要的时候再把小衣服脱掉。
在多肽合成中,反应条件也特别重要。
温度、pH值、反应时间等等,就像做菜的时候火候、调料的用量和做菜的时间一样,稍微有点不对,做出来的“菜”(多肽)可能就不是我们想要的那个味儿了。
默克的资料会告诉我们在不同的合成情况下,这些反应条件是怎么优化的。
还有就是多肽合成后的纯化和鉴定。
纯化就像是从一堆杂物里把我们想要的宝贝(多肽)挑出来,有各种色谱方法可以用呢。
鉴定就像是给这个宝贝做个身份认证,看看是不是我们合成的那个多肽,用质谱啊、核磁共振等技术就能做到。
宝子们,默克关于多肽合成的资料就像是一本秘籍,能让我们在多肽合成这个神秘的世界里探索得更深更远哦。
黄芪多肽的制备方法及其在制备化妆品中的应用
黄芪多肽的制备方法及其在制备化妆品中的应用下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改,请根据实际需要进行相应的调整和使用,谢谢!并且,本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料,如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等,如想了解不同资料格式和写法,敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor.I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!黄芪多肽的精细制备与在化妆品领域的革新应用黄芪,作为一种历史悠久的中药材,因其丰富的药理活性而备受关注。
新型订书肽及其用途[发明专利]
专利名称:新型订书肽及其用途
专利类型:发明专利
发明人:G·拉孔达,M·安布拉尔-科西,J·马丁斯,C·乔根森,F·阿帕莱尔-塞尚,I·迪鲁-理查德
申请号:CN201780085527.0
申请日:20171222
公开号:CN110248953A
公开日:
20190917
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明涉及模拟肽大环,其包含至少一个形成大环的接头和选自以下的氨基酸序列:i)氨基酸序列,其与人序列IRAK2 54‑71(SEQ ID No.1)具有至少约50%、60%、70%、80%、90%或95%序列同一性,并且与第5‑6、9‑11、14‑15位的氨基酸具有100%同一性,或ii)氨基酸序列,其与人序列IRAKM 66‑83(SEQ ID No.2)具有至少约50%、60%、70%、80%、90%或95%序列同一性,并且与第5‑6、9‑11、13‑14位的氨基酸具有100%同一性,其中所述模拟肽大环包含α‑螺旋和至少两个天然或两个非天然氨基酸,所述天然或非天然氨基酸通过形成大环的接头得以交联。
还涉及所述模拟肽大环的制备方法及其用途、药物组合物及其用途,尤其是作为炎症通路抑制剂。
申请人:蒙彼利埃大学,国家科学研究中心,蒙彼利埃大学医疗中心,国家健康科学研究所,法国国立蒙彼利埃高等化学学院
地址:法国蒙彼利埃
国籍:FR
代理机构:北京戈程知识产权代理有限公司
更多信息请下载全文后查看。
一种具有睡眠改善作用的酪蛋白肽及其制备方法和应用[发明专利]
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011331131.X(22)申请日 2020.11.24(71)申请人 中食都庆(山东)生物技术有限公司地址 274108 山东省菏泽市开发区陈集工业区(72)发明人 张九勋 张学军 田明展 张西平 魏玮 王慧娟 王芳 谷帅 (74)专利代理机构 北京高沃律师事务所 11569代理人 薛红凡(51)Int.Cl.C07K 14/47(2006.01)C07K 1/36(2006.01)C07K 1/34(2006.01)C07K 1/16(2006.01)C12P 21/06(2006.01)A61K 38/01(2006.01)A61K 38/17(2006.01)A61P 25/20(2006.01) (54)发明名称一种具有睡眠改善作用的酪蛋白肽及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供了一种具有睡眠改善作用的酪蛋白肽及其制备方法和应用,属于功能多肽技术领域。
本发明以酪蛋白为原料,通过生物酶解技术将其制备为酪蛋白肽混合物,并经过多次分离纯化,得到了两条具有阿片性质的生物活性肽序列,并且经斑马鱼试验证明本发明提供的酪蛋白肽对于改善睡眠有较理想的功效。
因此,本发明制备的酪蛋白肽在制备治疗失眠症的药物或制备改善睡眠质量的保健品或保健食品中的应用。
权利要求书2页 说明书12页序列表1页 附图2页CN 112409470 A 2021.02.26C N 112409470A1.一种具有睡眠改善作用的酪蛋白肽T1,其特征在于,所述酪蛋白肽T1的氨基酸序列为如SEQ ID NO:1所示的KLPPVGPY。
2.一种具有睡眠改善作用的酪蛋白肽T2,其特征在于,所述酪蛋白肽T2的氨基酸序列为如SEQ ID NO:2所示的APIASLLPPY。
3.一种具有睡眠改善作用的酪蛋白肽组合物,包括权利要求1所述酪蛋白肽T1和权利要求2所述酪蛋白肽T2;所述酪蛋白肽T1和酪蛋白肽T2的摩尔比为(1~10):(1~10)。
一种葛根肽粉及其制备方法[发明专利]
专利名称:一种葛根肽粉及其制备方法专利类型:发明专利
发明人:段文杰,段光志,王学平
申请号:CN202010599038.0
申请日:20200628
公开号:CN111713705A
公开日:
20200929
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种葛根肽粉及其制备方法,其原料按重量比份包括:葛根粉40‑50份、辅助功能组合物10‑20份、复合酶5‑10份、甜味剂5‑10份和柠檬酸5‑10份,辅助功能组合物为桑黄粉、枸杞、人参、菊粉、灵芝粉、茯苓或麦芽肽中的两种或两种以上的组合,本发明涉及保健品技术领域。
该葛根肽粉及其制备方法,可实现在葛根粉功效成份的基础上配合其他辅助成份进行协同保健,来对使用者的身体保健处理的更加全面,大大丰富了葛根粉保健品的功能,从而使葛根粉具有多种功效,很好的达到了既丰富了葛根粉的功效又能使使用者快速吸收的目的,酶解够的葛根粉多肽到人体内后,能够快速分解和吸收,从而对人们的使用十分有益。
申请人:湖北仙之灵食品有限公司
地址:431900 湖北省荆门市钟祥市张集镇张畈村三组
国籍:CN
代理机构:湖北天领艾匹律师事务所
代理人:胡振宇
更多信息请下载全文后查看。
合成寡肽及其用途[发明专利]
专利名称:合成寡肽及其用途专利类型:发明专利
发明人:郑嘉荣
申请号:CN201811128109.8申请日:20180927
公开号:CN109096373B
公开日:
20220621
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了合成寡肽及其用途。
肺癌是全球发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一,近年来其发病率在我国呈上升和年轻化趋势,其发生、发展和转移均涉及极其复杂的多基因调控异常过程。
因此,研究肺癌的病因、发病机制具有重要的临床意义。
侵袭和转移是恶性肿瘤导致患者死亡的主要原因。
本发明提供的寡肽可以通过抑制NGAL基因表达抑制肺癌细胞的增殖、迁移和侵袭,可以制成防治肺癌转移、治疗肺癌的药物。
申请人:江苏亨瑞生物医药科技有限公司
地址:225300 江苏省泰州市医药高新区秀水路20号22幢1-4层
国籍:CN
代理机构:北京华仁联合知识产权代理有限公司
代理人:霍春荣
更多信息请下载全文后查看。
ACSChem.Bio.“订书钉”肽的链接工具箱
ACSChem.Bio.“订书钉”肽的链接工具箱大家好,本周为大家介绍一篇发表在ACS Chem. Bio. 上的文章“Toolbox of Diverse Linkers for Navigating the Cellular Efficacy Landscape of Stapled Peptides”。
本文的通讯作者是来自剑桥大学的David R. Spring教授和悉尼大学的Yu Heng Lau博士。
Spring教授课题组主要研究兴趣是利用有机合成来了解和开发生物系统,包括多样性导向合成、合成方法学、蛋白-蛋白相互作用、群体感应、新抗生素开发及下一代疗法等。
蛋白-蛋白相互作用(Protein−protein interactions, PPI)广泛参与到细胞必要生命过程以及人类疾病中,因此其很可能成为新的潜在药物靶点的来源。
但是,传统的小分子库调节蛋白互作的效果不太理想。
而另一种极具潜力的策略引起了研究者们的注意,被称为“多肽装订(Peptide stapling)”。
其中,线性多肽通过形成连接域(Linking motif, the “staple”)将其两个侧链交联起来。
装订能将多肽约束成具有生物活性的构象,经优化后可在体内有效抑制细胞内的PPI。
然而,细胞摄入机制尚未完全了解,并且细胞通透性是订书钉肽应用到治疗上的最大挑战。
其中,肽序列、电荷和订书钉类型都被认为是重要的变量。
除了行使动力学功能外,Linker对线性肽的生物活性起到重要的作用。
在这篇文章中,作者以p53/MDM2相互作用为模型对各种装订肽的生物活性进行了系统的分析。
在18个“订书钉”中,5个(10,16,17,18,19)被发现与第一代活性增强型订书钉1相比具有相似或优越的效果。
而大多数的多肽对MDM2有相似的体外结合亲和力,显著的细胞活动变化可归因于细胞吸收。
本研究中最有效的活性增强型装订肽是SMoC 16和NSL-3 19,值得注意的是,它们的活性和毒性高度依赖于与特定的肽序列变体的配对。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
PROGRESSINCHEMISTRYDOI:10 7536/PC130771http://www.progchem.ac.cn㊀㊀ProgressinChemistry,2014,26(1):100 109订书肽的合成与应用高㊀帅1,2㊀郭㊀叶2㊀李海燕2㊀方葛敏1,2∗(1.中国科学院合肥物质研究院强磁场科学中心合肥230031;2.清华大学化学系㊀北京100084)摘㊀要㊀许多重要的生物过程的调节都通过蛋白⁃蛋白相互作用来实现的㊂一般,蛋白⁃蛋白作用的界面太大而不能被小分子药物选择性靶向,因此小分子药物很难高效特异性地阻断该类型的相互作用㊂此外,由于蛋白质药物很难透过细胞膜,它们也不能直接靶向细胞内的相互作用㊂由于当前药物分子的限制,发展下一代既能进入细胞膜又能特异性靶向蛋白⁃蛋白相互作用的分子成为新的研究热点㊂为了克服上述药物分子的缺点,Verdine等发展了一种全碳支架的具有α⁃螺旋结构的新型多肽,这种多肽被称作订书肽(stapledpeptides)㊂相比于天然多肽,订书肽有更高的酶解稳定性并且可以进入细胞膜,从而提高了它的药理性能㊂本文将从订书肽的化学合成㊁生物物理性能的表征和其在癌症和HIV治疗㊁信号通路的调节和肿瘤激活蛋白的抑制方面的生物应用详细介绍订书肽的最新进展㊂关键词㊀订书肽㊀蛋白⁃蛋白相互作用㊀多肽药物中图分类号:O629 7㊀文献标识码:A㊀文章编号:1005⁃281X(2014)01⁃0100⁃10收稿:2013年7月,收修改稿:2013年9月,网络出版:2013年12月25日㊀∗∗Correspondingauthor㊀e⁃mail:fgmsxy@gmail.comChemicalSynthesisandApplicationsofStapledPeptidesGaoShuai1,2㊀GuoYe2㊀LiHaiyan2㊀FangGemin1,2∗(1.HighMagneticFieldLaboratory,ChineseAcademyofSciences,Hefei230031,China;2.DepartmentofChemistry,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract㊀Regulationofavarietyofbiologicalprocessesdependsontheprotein⁃proteininteractions.Generally,theprotein⁃proteininteractionsurfaceistoolargetobeselectivelytargetedbysmallmoleculedrugs.Besides,proteindrugcandidatescannotbeuseddirectlyforthispurposebecauseoftheirlowcellularmembranepermeability.Duetotheseproblems,itisimperativetodevelopthenext⁃generationtherapeuticarsenalsthatcombinethemembranepermeabilityofsmallorganicmoleculeswiththebroadtargetabilityofprotein⁃baseddrugs.Toovercomethischallenge,etal.designedanovelkindofpeptidesthatweredesignatedashydrocarbon⁃stapledα⁃helicalpeptides.Thesyntheticmini⁃proteincanstronglyconfineitsconformationintoα⁃helixbyintroducinganall⁃hydrocarbonchemicalbrace.Thepharmacologyofthestapledpeptides,comparedwiththeirunstapledcounterpart,isgreatlyimproved,includingenhancingproteolyticresistanceandcellularpermeability.Inthispaper,wewillreviewtherecentadvancesofthestapledpeptidesinrespectoftheirchemicalsynthesis,biophysicalpropertiesandpharmaceuticalapplicationsoftheminthecancer⁃,andHIV⁃associatedtreatment,theregulationofsignalpathwayandtherepressionoftumor⁃activatedproteins.Keywords㊀tapledpeptides;protein⁃proteininteractions;peptidedrugsContents1㊀Introduction2㊀Synthesisandmodificationofstapledpeptides2 1㊀Selectionofinsertionsitesofα⁃methyl,α⁃alkenylglycine2 2㊀Chemicalsynthesisofstapledpeptides网络出版时间:2014-01-02 16:28网络出版地址:/kcms/doi/10.7536/PC130771.html化学进展,2014,26(1):100 109㊃101㊀㊃2 3㊀Modificationonstapledpeptides2 4㊀Synthesisoflong⁃chainstapledpeptides3㊀Biophysicalpropertiesofstapledpeptides3 1㊀Conformationofstapledpeptides3 2㊀Highbindingaffinitytotargetproteins3 3㊀Resistancetoproteolyticenzymes3 4㊀Highcellularpermeability3 5㊀Characterizationofitsbioactivity4㊀Functionandapplicationofstapledpeptides4 1㊀Applicationincancer⁃associatedtreatment4 2㊀ApplicationinHIV⁃associatedtreatment4 3㊀Applicationinregulationofsignalpathway4 4㊀Applicationinhepatitis⁃associatedtreatment5㊀Conclusionandoutlook1㊀引言蛋白⁃蛋白相互作用(PPI)在许多生物过程中扮演着重要的角色,例如病毒的自组装,细胞的增殖㊁生长㊁分化及程序性死亡㊂人类疾病中许多潜在的治疗靶标主要是蛋白⁃蛋白相互作用㊂由于大部分PPI面比较大而且是不连续的平面,小分子试剂很难与其特异性紧密结合㊂目前,大约有10%的胞外疾病可以利用蛋白类药物来治疗㊂蛋白药物最大的缺点是不能透过细胞膜,因而无法靶向于胞内靶标㊂基于小分子和蛋白类药物的局限,发展能穿过细胞膜的多肽㊁蛋白质和核酸逐渐成为药物研究的前沿问题㊂最近生物大分子化学合成方面取得了一些新的进展,为研发这类药物提供了有力的技术工具[1 21]㊂最近研究表明,具有α螺旋结构和富含正电荷的多肽[22 24]可以穿过细胞膜㊂因此,越来越多的研究开始关注含有α螺旋结构的多肽的合成与应用㊂然而,多肽一旦从母体上分离就不能保持原有的二级结构,由于构象的不稳定,多肽与作用蛋白的结合能力非常弱,而普通的线性多肽不能透过细胞膜,且易被蛋白酶水解[25]㊂基于此,人们不断尝试发展稳定α螺旋结构的方法,例如,利用二硫键或分子内酰胺键作为支架㊂然而,这些支架在生理环境下均不能稳定存在㊂2000年,Verdine等发展了一种用碳碳键作为支架来稳定多肽α螺旋结构的方法[26]㊂由该方法得到的多肽称为订书肽(stapledpeptides)㊂订书肽有着更高的α螺旋程度,与靶标的结合能力增加5 5000倍㊂此外,订书肽能透过细胞膜,难被蛋白酶水解,在生物体内的半衰期较长㊂本文将主要从合成方法㊁理化性质和生物学功能及前景展望来4个方面介绍订书肽㊂表1为三种药物分子优缺点比较㊂表1㊀三大类型药物分子的比较Table1㊀Threekindsofpharmaceuticsmoleculesresearchobjectmolecularweight(Da)advantagesdisadvantagessmallorganicmolecules<1000Highstability,highcellularpermeabilityandlowcostofproductionseveresideeffects,inabilitytodisruptprotein⁃proteininteraction,anddemandforstructuraloptimizationproteins>10000lowtoxicity,abilitytoselectivelytargetproteininterfaceshavinglargeshallowsurfacespoorinvivostability,unabletotraversecellmembranes,highcostofproductionstapledpeptides1000 5000lowtoxicity,highstabilityinvivo,accessibletotargetintracellularproteinswithspecificityfewstudiesontheirsafetyandefficacyinhuman2㊀订书肽的合成与修饰订书肽的合成策略如下,首先在固相合成多肽链过程中引入两个α⁃甲基,α⁃烯基非天然氨基酸,然后通过烯烃复分解反应(RCM)环化,得到订书肽[27]㊂α⁃甲基,α⁃烯基非天然氨基酸因含有手性中心,需采用手性基团诱导来合成㊂以S⁃型α⁃甲基,α⁃烯基非天然氨基酸的合成为例,我们简单介绍合成该类物质的一般方法,见图1㊂首先,在三乙胺催化下,手性辅基试剂(1R,2S)⁃2⁃胺基⁃1,2⁃二苯乙醇与2⁃溴丙酸乙酯发生亲核取代反应,并采用(Boc)2O保护自由胺基;接下来,在对甲基苯磺酸的催化下,环状的含有手性辅基的丙氨酸前体得以高效生成,在碱性催化剂和低温下,烯基基团高效立体选择性地连接到氨基酸的α⁃位㊂最后,在氨基锂条件下脱去手性辅基,并采用Fmoc基团保护α⁃胺基㊂2 1㊀非天然氨基酸插入位点的选择为了使订书肽与靶点蛋白质的相互作用不受外加非天然结构的影响,选择非天然氨基酸的插入位点至关重要㊂通过对蛋白质的核磁或晶体数据的分析,可以选择与靶向蛋白相互用的α螺旋多肽片段㊃102㊀㊃ProgressinChemistry,2014,26(1):100 109图1㊀非天然氨基酸插入位点及合成[27,29,30]Fig.1㊀Insertionsitesandsyntheticrouteofα⁃methyl,α⁃alkenylglycine[27,29,30]为研究对象,同时选择不参与靶向蛋白作用的氨基酸残基作为非天然氨基酸插入的潜在位点㊂如果缺乏上述数据,也可以首先合成一系列锁定多肽,然后通过活性筛选的方法选出最优结构的订书肽㊂通常,一对用于RCM反应的非天然氨基酸的合成流程[28,29]及插入在多肽序列的i,i+3位,i,i+4位或者i,i+7位的位点,如图1㊂一般而言,选择合成的构象锁定α螺旋多肽的长度不超过20个氨基酸[30]㊂在设计多肽过程中,电荷也是影响订书肽功能的重要因素,正电荷有利于多肽跨膜,而负电荷不利于跨膜㊂研究发现,将正负电荷分别放在肽链的碳末端和氮末端可以产生额外的氢键结合,该结构能中和订书肽产生的大的偶极作用㊂2 2㊀订书肽的合成通常采用Fmoc⁃固相多肽合成方法制备订书肽㊂普通氨基酸的侧链由对酸不稳定的保护基保护,α⁃氨基由被对碱不稳定的Fmoc保护基保护㊂两个用于构象锁定的氨基酸均为α⁃甲基,α⁃烯基非天然氨基酸㊂这两个非天然氨基酸间隔一般为两个㊁三个或者六个氨基酸,其中i,i+3⁃位和i,i+4⁃位稳定一个α⁃螺旋,i,i+7⁃位稳定两个α⁃螺旋,如图1㊂可以根据碳端官能团来选择树脂,如需碳端保留羧基,可以选择2⁃cl⁃trt树脂或Wang树脂;如需碳端为酰胺,可以选择RinkAmide⁃AM树脂㊂多肽合成完成后,采用钌作为催化剂进行烯烃复分解反应关环,形成碳碳键支架㊂根据后续实验需要,订书肽可以在固相上进行进一步的修饰㊂最后,将目标多肽从树脂上切割下来进行纯化,图2为i,i+4⁃位订书肽合成的流程示意图㊂图2㊀固相合成订书肽[25]Fig.2㊀Solid⁃phasepeptidesynthesisofstapledpeptides[25]2 3㊀订书肽的修饰在从树脂上切割下订书肽之前,将多肽氮端去化学进展,2014,26(1):100 109㊃103㊀㊃保护,裸露出α⁃氨基,继而可以在该位置进行不同的修饰㊂如果不需要氨基的电荷,可以进行乙酰化修饰;如果需要其他修饰,可以进一步进行修饰㊂订书肽的修饰大致可以分为两类:荧光素类标签(主要是荧光素)和亲和类标签(主要是生物素)㊂图3为主要的订书肽的修饰过程㊂订书肽氮端修饰荧光素可以用来研究多肽的细胞吸收和生物物理性质;氮端修饰生物素可用来研究多肽的生物物理性质和评价生物体内的靶向反应㊂当修饰氮端的时候,必须考虑修饰的位置是否会影响订书肽与靶向蛋白的结合能力㊂图3㊀订书肽修饰基团[41]Fig.3㊀Modificationsonstapledpeptides[41]此外,也可以对订书肽的碳端进行修饰㊂2011年,Muppidi等发展了在订书肽的碳端修饰精氨酸的方法[31]㊂实验结果表明,碳端精氨酸修饰不仅增加了订书肽的α螺旋程度,而且增强了订书肽的细胞入膜性,并且无明显的细胞毒性㊂2 4㊀长链订书肽的合成一般认为,由30个以上氨基酸残基组成的订书肽的合成不能通过固相合成一次高效合成,而需要多肽片段连接反应实现㊂2013年,Pentelute课题组,用 自然化学连接反应 (nativechemicalligation,NCL)的方法合成了长链非经典的订书肽(其侧链为半胱氨酸与六氟化苯或十氟联苯反应关环,而非Verdine型订书肽)从而使订书肽的得到更广泛的应用[19]㊂他们采用的连接方法为Kent发明的NCL[1],它涉及氮端半胱氨酸肽段与碳端硫酯肽段㊂NCL在蛋白质合成与半合成中取得了广泛的应用,但是碳端硫酯的Fmoc化学合成还存在挑战㊂近期的一个改进方法是我们发展的利用碳端酰肼代替硫酯进行多肽酰肼连接技术[6],该方法基本原理是在弱酸条件下多肽酰肼被亚硝酸氧化为酰基叠氮,并在芳基硫醇存在下原位转化为硫酯后与N端Cys肽实现化学选择性连接反应㊂与硫酯相比,碳端酰肼肽可以直接采用Fmoc法固相合成高效得到,且易于自动化㊂此外,酰肼肽可以实现生物表达,使酰肼法应用范围更加广泛㊂3㊀订书肽生物物理性质的表征订书肽的结构和生物活性可以通过多种生物物理的实验进行表征,例如,圆二色光谱[32]㊁二维核磁共振谱㊁X射线单晶衍射㊁荧光偏振和表面等离子体共振等㊂我们从以下5个方面来阐述该方面的进展㊂3 1㊀订书肽结构的表征圆二色光谱㊁核磁共振谱和X射线单晶衍射均可以用来表征订书肽的二级结构㊂圆二色光谱可用来表征订书肽的α螺旋的稳定程度㊂在多肽中主要的光活性基团是肽链骨架中的肽键㊁氨基酸的芳香残基和二硫键㊂如果多肽含有不规则的二级结构,那么其圆二色光谱在195nm处将有一个强的吸收峰;如果多肽含有α螺旋结构,那么其圆二色光谱在208nm和222nm处均有吸收峰㊂已知多肽的浓度,可以根据圆二色光谱在222nm的吸收信号来定量订书肽的α螺旋程度㊂通过对订书肽在不同温度下的圆二色光谱的测试,可以直观研究多肽构象的热稳定性㊂Baek等用圆二色谱表征了SAH⁃p53⁃8的结构,发现了支架结构能稳定多肽的α螺旋[33]㊂核磁共振谱和X射线单晶衍射可以直接模拟出订书肽的实际结构,并可以确定订书肽与靶蛋白的结合位点,为进一步的订书肽的设计提供了结构基础㊂Phillips等设计了靶向雌激素受体的订书肽[34]㊂通过对一系列锁定多肽的核磁与单晶衍射结构的表征,他们发现订书肽的碳碳支架会影响其与疏水蛋白表面的相互作用㊂3 2㊀订书肽与靶蛋白结合能力表征荧光偏振与表面等离子共振技术可以用于多肽与靶向蛋白结合能力的测定,并且能定量测量订书肽结合常数[35 38]㊂偏振荧光的强弱程度与荧光分子的大小呈正相关,与其受激发时转动速度呈反相关㊂在固相多肽合成的过程中将一个荧光基团引入订书肽,如异硫㊃104㊀㊃ProgressinChemistry,2014,26(1):100 109氰酸荧光素㊂在溶液中,靶向蛋白与订书肽结合,可以产生荧光偏振,荧光偏振程度与多肽绑定在靶向蛋白的数量有关㊂通过测量偏振荧光,可以定量测定多肽与靶向蛋白的结合常数㊂另一种改进的荧光偏振方法可以测定不含荧光基团的订书肽阻断蛋白⁃蛋白相互作用的能力㊂在这种改进的荧光偏振中,含有荧光修饰的线性天然多肽与不含荧光修饰的订书肽混合在一起㊂通过对含有荧光标记的天然多肽荧光偏振降低程度的测量,来测量订书肽阻断天然多肽与蛋白靶向的结合能力㊂2009年,Bautista等[39]用荧光偏振的方法,分析了构象锁定的β多肽与hDM2之间的结合能力㊂他们发现构象锁定的β多肽与靶蛋白的结合能力与引入构象锁定支架的位置相关,有些位置可以明显增强结合能力,有些位置却会明显降低结合能力㊂在表面等离子体共振实验中,首先将生物素修饰的订书肽固定在生物传感芯片上,然后将其暴露于靶向蛋白中㊂这样订书肽与靶向蛋白之间的相互作用可以被直接测定,并且可以得到结合的动力学过程㊂表面等离子体实验也可以用于测定订书肽抑制蛋白复合物形成的程度㊂将蛋白复合物固定在生物传感芯片上,然后将其暴露在订书肽中,这样可以测定订书肽对多蛋白复合物的结合与解离动力学影响㊂3 3㊀订书肽酶解稳定性的表征从人工合成多肽到药物,多肽的酶解稳定性成为一个重要的指标,也是一个主要的障碍㊂由于蛋白水解酶水解酰胺键需要多肽有一个舒展的构象,因此用支架来锁定多肽的α螺旋结构可以有效地抑制多肽被蛋白水解酶水解㊂为了评估多肽的体外酶解稳定性,需要基于订书肽的序列选择蛋白水解酶㊂胰蛋白酶可以识别精氨酸(Arg)和赖氨酸(Lys),糜蛋白酶主要识别苯丙氨酸(Phe)㊁酪氨酸(Tyr)㊁亮氨酸(Leu)和甲硫氨酸(Met)㊂Bird等[40]表征了Bcl⁃2域的订书肽,并进行了酶解稳定性的测定㊂他们通过对比荧光素标记的订书肽与荧光素标记的线性肽在胰蛋白酶存在下不同时间段的荧光强度变化来确定订书肽的酶解稳定性㊂对订书肽进行体内或体外的血清稳定性测定可以更加明确地表明多肽的酶解稳定性㊂3 4㊀订书肽入膜性的表征流式细胞计和共聚焦荧光显微镜这两种方法可以利用荧光标记订书肽来研究多肽的细胞通透性[41]㊂单个含有荧光分子的细胞可以便捷地被流式细胞计筛选出,这样可以精确了解订书肽的入膜效果㊂但是,流式细胞计数不能观察订书肽在细胞中的具体位置㊂由于黏附在细胞表面的订书肽会产生入膜的错误信息,在分析订书肽入膜性时,必须用胰蛋白酶除去吸附细胞表面的订书肽㊂共聚焦荧光显微镜法研究的细胞数量明显要少于流式细胞计所研究的数目㊂需要指出的是,共聚焦荧光显微镜法可以研究订书肽的入膜的更多细节,如订书肽在细胞内的具体位置,但是共聚焦显微镜法只能定性的判断多肽是否能进入细胞㊂最近发展了一种可以定量测定多肽入膜性的荧光显微镜法,也可以直接定量比较多肽的入膜性差异,但不能提供可视化信息㊂Muppidi等[31]采用流式细胞计和共聚焦荧光显微镜研究了精氨酸修饰的订书肽的入膜过程㊂通过流式细胞计的方法,他们发现精氨酸修饰的订书肽可以明显提高多肽的入膜性;利用共聚焦显微镜法,他们进一步的确认了该结果,并提出精氨酸修饰的订书肽的入膜可能是通过内吞机理实现的㊂3 5㊀订书肽生物活性的表征理论计算结构表明订书肽中支架的局部稳定作用比α螺旋程度对生物活性的影响可能更大,测定订书肽的生物活性也成为必不可少的一步㊂体外免疫共沉淀可以测定订书肽在细胞环境下与靶蛋白的结合能力[42 45]㊂订书肽的免疫共沉淀过程可以简述为用抗体将目标蛋白特异性沉淀下来,同时与目标蛋白结合的订书肽也一起被沉淀㊂常用两种订书肽进行该实验,一种是利用荧光素标记的订书肽,另一种是利用生物素标记的订书肽㊂具体步骤主要为,在细胞裂解液中加入靶蛋白的特异性抗体,孵育一段时间后,加入与抗体特异性结合的琼脂糖上的蛋白A或蛋白G㊂当订书肽与靶蛋白结合时,订书肽也同时被沉降;沉淀复合物通过变性聚丙烯酰胺凝胶电泳又被分开;最后采用免疫印迹实验进一步证实构象锁定肽与靶蛋白结合㊂订书肽是否具有潜在的医学应用是通过活体内其功能的测量来评估的㊂将订书肽注入到活的患病动物体内,观察和测定动物体内各项生理指标以确定订书肽的生物活性㊂4 订书肽的生物医学功能与应用到目前为止,国际上有许多课题组都在从事与订书肽相关的研究,并取得了一定的成果㊂订书肽在治疗癌症㊁抑制艾滋病和丙型肝炎以及调节信号通路等方面的应用均有报道㊂下面主要将从这几个化学进展,2014,26(1):100 109㊃105㊀㊃方面简单介绍一下订书肽的医学应用㊂4 1㊀订书肽在癌病防治中的应用4 1 1㊀调控p53基因p53基因是一种抑癌基因,是细胞生长周期中的负调节因子,与DNA的修复㊁细胞分化㊁细胞周期的调控等生命过程有关㊂p53的缺失和突变及相关蛋白酶体的降解会导致肿瘤细胞的产生㊂修复p53的活性可以更加有效地治疗癌症㊂E3泛素连接酶hDM2直接结合在p53蛋白的反式激活域,靶向p53蛋白进行酶解如图4a所示㊂hDM4/hDMx可以抑制p53的活性㊂治疗癌症的一个有效的方法是寻找一种可以抑制hDM2/hDMx与p53结合的活性分子㊂基于p53序列而设计的多肽类抑制剂可以高效地结合hDM2;但线性的多肽不能进入细胞膜,且酶稳定性差㊂基于此,Bernal等[35]利用碳碳支架设计合成构象锁定肽,明显提高了多肽的入膜性和酶解稳定性,订书肽的结构如图4b与4c所示㊂含有15个氨基酸的构象锁定可以抑制p53蛋白与hDM2蛋白之间的相互作用㊂订书肽的α螺旋结构会插入到hDM2表面的疏水凹槽中从而抑制p53与之结合㊂该订书肽中的三个氨基酸对于结合hDM2是必不可少的,分别是19位苯丙氨酸㊁23位色氨酸和26位亮氨酸㊂SAH⁃p53疗法通过构象锁定肽SAH靶向转录过程激活p53达到抑制肿瘤㊂该策略的设计思路如下,首先,设计与hDM2相互作用的订书肽,碳碳支架的位置尽量避开与hDM2结合的重要部位;其次,利用烯烃复分解反应合成了4条i,i+7位订书肽(SAH⁃p53s1 4);最后,对订书肽SAH⁃p53s1 4进行生物物理实验表征㊂圆二色谱表明多肽的α螺旋程度都有所增加;荧光偏振实验发现订书肽的亲和力与天然多肽相近㊂细胞实验发现SAH⁃p53s1 4均难以跨过细胞膜㊂在生理pH条件下,订书肽SAH⁃p53s1 4由于带两个负电荷而难以通过细胞膜㊂他们将天冬氨酸与谷氨酸分别替换为天冬酰胺与谷氨酰胺,发展了第二代多肽化合物SAH⁃p53s5 8㊂细胞实验表明SAH⁃p538与hDM2有着高的亲和性并可以跨过细胞膜㊂Western印迹实验进一步证实SAM⁃p538能恢复p53的正常水平㊂该研究表明订书肽可以用于阻断蛋白⁃蛋白相互作用,在癌症的治疗方面有着广阔的前景㊂2010年,Bernal等[46]对SAH⁃p538调控p53进行了进一步的研究㊂hDMx的结构分析发现hDMx抑制p53的反式激活的α螺旋与hDM2的模式极为相似㊂因而,他们测试SAH⁃p538对hDMx的靶向抑制作用,并且研究了hDMx被抑制后的体内p53功能变化,实验结果表明,SAH⁃p538可以有效地抑制hDMx㊂SAH⁃p538既可以靶向hDM2也可以靶向hDMx,并且SAH⁃p538对于hDMx靶向能力比对hDM2的靶向能力高25倍㊂SAH⁃p538靶向细胞里的hDMx,阻断p53⁃hDMX复合物的形成,从而激活p53的肿瘤抑制通路㊂因此,对hDM2和hDMx双靶向的抑制剂可以更好地用于治疗癌症㊂compoundsequenceKd(nM)permeabilityWTAc⁃LSQETFSDLWKLLPEN⁃NH2410ʃ19 SAH⁃p53⁃1Ac⁃LSQETFSD∗WKLLPE∗⁃HN2100ʃ8 SAH⁃p53⁃2Ac⁃SQE∗FSDLWK∗LPEN⁃NH2400ʃ50SAH⁃p53⁃3Ac⁃LSQ∗TFSDLW∗LLPEN⁃NH21200ʃ89 SAH⁃p53⁃4Ac⁃LSQETF∗DLWKLL∗EN⁃NH20.92ʃ0.11 SAH⁃p53⁃5Ac⁃LSQETF∗NLWKLL∗QN⁃NH20.80ʃ0.05+SAH⁃p53⁃6Ac⁃LSQQTF∗NLWRLL∗QN⁃NH256ʃ11+SAH⁃p53⁃7Ac⁃QSQQTF∗NLWKLL∗QN⁃NH250ʃ10+SAH⁃p53⁃8Ac⁃QSQQTF∗NLWRLL∗QN⁃NH255ʃ11+图4㊀SAH⁃p53s的序列[35]Fig.4㊀SequencesofstapledpeptidesSAH⁃p53s[35]4 1 2㊀对于Bcl⁃2蛋白家族的调控B淋巴细胞瘤⁃2基因(B⁃celllymphoma⁃2)简称Bcl⁃2,是调控细胞凋亡的重要基因之一㊂Bcl⁃2基因是一种原癌基因,在抑制细胞凋亡过程中发挥重要的作用㊂Bcl⁃2家族蛋白是由4个保守的Bcl⁃2同源的区域组成,且每个同源域都包含一个α螺旋结构㊂根据在细胞凋亡过程中所起的功能不同,Bcl⁃2蛋白家族可以分为两大类,一类具有抑制细胞调亡作用,如Bcl⁃2㊁Bcl⁃XL㊁Bcl⁃1㊁Mcl⁃1等;另一类具有促进细胞凋亡作用,如Bax㊁Bcl⁃Xs㊁Bak㊁Bid等㊂Bcl⁃2家族蛋白构成了一个调节细胞凋亡的关键点㊂最近研究发现Bcl⁃2家族蛋白除了调控线粒体中凋亡因子的释放外,还在生命活动中扮演者许多新的角色,例如,调节新陈代谢[47,48]㊁体内Ca2+浓度[49]和线粒体形态[50]㊂Bcl⁃2蛋白通过包含其中的α螺旋结构的BH3片段来调节细胞内的蛋白⁃蛋白相互作用,最终调节许多生物过程㊂㊃106㊀㊃ProgressinChemistry,2014,26(1):100 109天然线性的短肽不能保持原有二级结构,难以进入细胞膜,且对蛋白水解酶不稳定㊂2004年,Walensky等[37]用碳碳支架来稳定的短肽的构象㊂通过模拟Bid的BH3区域,设计了一组具有稳定α螺旋结构的订书肽SAHBs,如表2所示㊂通过对天然BH3与SAHBs的圆二色谱比较,他们发现天然多肽主要以不规则卷曲的形式存在,只有16%的α螺旋程度;而SAHBs的α螺旋程度则提高到35%到87%㊂酶解稳定性的实验证实,与天然BH3相比,SAHBs具有更高的酶解稳定性以及血浆稳定性㊂此外,他们还通过核磁实验分别研究BH3和SAHBA与Bcl⁃XL的相互作用㊂外加天然多肽BidBH3或者SAHBA于15N标记的BCL⁃XL溶液后,采集Bcl⁃XL的二维15N⁃1H异核单量子相关核磁共振谱(HSQC)㊂两种HSQC谱图极为相似,这说明SAHBA和天然多肽BidBH3与靶向蛋白Bcl⁃XL的相互作用模式相同㊂荧光偏振实验发现SAHBA结合Bcl⁃XL的能力比天然多肽BidBH3高6倍㊂研究发现在小鼠的肝脏细胞中,SAHBA会使细胞色素c释放增加,而天然多肽BidBH3对细胞色素c释放量几乎没有影响㊂这也进一步证实了SAHBA能够激活细胞凋亡信号通路㊂随后的细胞入膜实验证明SAHBA可以进入细胞膜㊂上述研究结果预示订书肽SAHBs有潜力成为治疗癌症或者其他疾病的药物㊂表2㊀订书肽SAHBs序列[37]Table2㊀SequencesofstapledpeptidesSAHBs[37]compoundsequenceα⁃helicity(%)BIDBH3EDIIRNIARHLAQVGDSNLDRSIW15.7SAHBAEDIIRNIARHLAS5VGDS5NLDRSIW87.5SAHBA(GtoE)EDIIRNIARHLAS5VEDS5NLDRSIW77.8SAHBBEDIIRNIS5RHLS5QVGDSNLDRSIW85.5SAHBCEDIIRNIAS5HLAS5VGDSNLDRSIW59.7SAHBDEDIIRNIARR5LAQVGDS8NLDRSIW35.6㊀㊀Bax是Bcl⁃2家族蛋白中一个促凋亡因子㊂它位于细胞基质中,其被激活后会诱导细胞的死亡㊂Bcl⁃2等抗凋亡蛋白可以与Bax相互作用,抑制细胞的死亡㊂目前,科学家一致认为细胞的凋亡是通过细胞凋亡蛋白与抗凋亡蛋白相互作用来调节的,然而在凋亡应激反应中激活Bax和Bak的机理仍然存在争论㊂Gavathiotis等发现订书肽SAHBs可以直接激活Bax调节的线粒体凋亡[42]㊂通过BimSAHB与Bax复合物的二维15N⁃1H异核单量子相关核磁共振谱与顺磁弛豫增强核磁共振实验,他们确定Bax的激活位点与抗凋亡蛋白的典型模式完全不同㊂Bax激活反应引起了一系列动态连续变化,包括构象的改变与齐聚反应㊂通过一系列订书肽与BAax结合实验发现,只要碳链支架不是位于结合位点,BimSAHB均能有效地与Bax作用㊂该工作为癌症的治疗提供了一条新的思路,即建立细胞凋亡调节的一个新的靶标,寻找订书肽来激活癌细胞中的细胞凋亡通路㊂4 2㊀订书肽在艾滋病治疗中的应用人类免疫缺陷病毒(HIV)属于反转录病毒的一种㊂HIV通过破坏人体的免疫能力,导致免疫系统对抗原失去抵抗力,从而引发各种疾病包括癌症㊂HIV⁃1衣壳蛋白在病毒组装中扮演着重要的角色,成为新型艾滋病疗法的一个重要的靶标㊂研究者曾报道一个含12个氨基酸的带有α螺旋结构的多肽(CAI)可以在体外靶向衣壳的碳端区域(C⁃CA)阻断病毒衣壳的组装[51]㊂但是,该多肽因不能进入细胞膜而在生物体内不能发生作用,不适合作为抗病毒的药物㊂CAI在复合物CAI⁃C⁃CA结合的结构已经通过高分辨X射线晶体衍射法被解析[52]㊂Zhang等[38]通过结构优化将CAI转变成可以进入细胞膜的订书肽(NYAD⁃1)㊂首先,他们利用圆二色谱测试溶液中NYAD⁃1与CAI的二级结构,发现CAI主要以无规则卷曲的形式存在,并无典型的α螺旋结构㊂这一结果间接支持了结合诱导CAI的构象发生变化导致CAI与C⁃CA复合物的形成㊂不同的是,NYAD⁃1有着明显的α螺旋结构,其螺旋程度大约为80%㊂通过核磁谱图映射,他们发现NYAD⁃1和CAI分别与C⁃CA结合的化学位移非常相似,从而证明其结合方式也非常相似㊂通过共聚焦显微镜实验,证实订书肽可以进入细胞膜;通过体外细胞实验,他们证实了NYAD⁃1可以抑制病毒的组装㊂在病毒侵染细胞实验中,NYAD⁃1没有任何活性,表明订书肽对病毒进入细胞膜的过程没有抑制作用㊂这也进一步确定NYAD⁃1通过直接结合在CA上影响二聚界面的形成,阻碍成熟的和未成熟的病毒衣壳的形成,减少病毒感染人体内细胞㊂NYAD⁃1是对于抗HIV⁃1有着广谱的抗病毒活性,有着被优化成为一种新的治疗艾滋病药物的潜力㊂许多链段长的多肽由于结构的丧失和酶解稳定性差而致使其生物利用性低㊂恩弗韦肽是由36个氨基酸组成的多肽,是第一个可以阻断HIV⁃1进入人体的膜融合抑制剂㊂它通过靶向病毒的融合片段来抑制HIV⁃1病毒的感染㊂但是,由于生物稳定性差,不能口服,恩弗韦肽一直被限制成为补救型的医。