蛋白质多肽精要.ppt

本章内容 蛋白质基础知识 多肽的化学生物学 蛋白质化学合成 蛋白质修饰和蛋白质药物 一、什么是蛋白质? 蛋白质(protein)是由许多氨基酸(amino acids)通过肽键(peptide bond)相连形成的高分子含氮化合物。 二、蛋白质的生物学重要性 1. 蛋白质是生物 体重要组成成分 分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的各个部分都含有蛋白质。 含量高：蛋白质是细胞内最丰富的有机分子，占人体干重的45％，某些组织含量更高，例如脾、肺及横纹肌等高达80％。 多肽和蛋白质基础知识 ? 组成蛋白质的元素 主要有C、H、O、N和S。 有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有碘 。 1 氨基酸 —— 组成蛋白质的基本单位 存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，且均属 L-氨基酸（甘氨酸除外）。 二硫键与蛋白质折叠 豌豆 defensin 1 三维结构 常用的蛋白质信息网站 Expert Protein Analysis System http://www.expasy.ch/ Protein Data Bank / 3 蛋白质和多肽的分类 肽的分类 按来源分： 核糖体多肽：由mRNA翻译合成，包括激素和信号分子。 非核糖体多肽：非核糖体多肽酶催化合成，如谷胱甘肽。 合成多肽 按肽链骨架来源分 线性肽 环形肽 ?-?-? Beta Helices 无规卷曲 卷曲螺旋(coiled coil) （二）血红蛋白的构象变化与结合氧 Hb与Mb一样能可逆地与O2结合， Hb与O2结合后称为氧合Hb。氧合Hb占总Hb的百分数（称百分饱和度）随O2浓度变化而改变。 双向凝胶电泳是蛋白质组学研究的重要技术 多肽的化学生物学 研究集中领域 多肽的化学生物学 蛋白质化学合成 蛋白质修饰和蛋白质药物 2.1 多肽的化学合成 1. 肽键形成原理和保护基 原理：多肽的合成就是形成肽键的过程，即一个氨基 酸（AA）氨基亲核进攻另一个氨基酸被活化的 羧基部分，形成肽键。 氨基酸的活性基团必须进行保护。 肽键形成步骤 制备部分保护的氨基酸，形成只有单一活性位点的氨基酸衍生物； 将氨基保护的氨基酸羧基部分活化，形成活性中间体，再与自由氨基反应形成酰胺键； 脱除氨基酸的保护基。 保护基（Protection Groups） 临时性保护基：在下一个肽键形成前脱除，一般用于氨基或羧基的暂时性的保护，脱除不影响半永久性保护基。 半永久性保护基：一般用于侧链的保护，在目标序列合成后去除。 种类：叔丁氧羰基 Boc 9-芴甲氧羰基 Fmoc 2. 化学合成多肽的发展历程 早期：液相合成 1901，德国化学家Fischer合成了Gly-Gly 20世纪中期，合成活性肽，如催产素、胰岛素。 1963年，Merrifield提出了固相合成（SPPS），1984年诺贝尔奖。在1966年发明了第一台自动的固相肽合成仪。 3. 液相多肽合成 优点：成本低，目前一些的商业肽制备中有应用。 缺点： 肽片段在有机溶剂中溶解度小； 为提高产率，每步缩合过程中氨基酸片段过量，分离纯化困难。 合成周期长； 只适用小短肽合成。 步骤： 多肽的C端氨基酸通过linker键连到树脂上； 脱除氨基上的临时保护基； 与下一个氨基酸缩合； 反复进行脱保护和缩合两个步骤； 脱除半永久性保护基； 根据保护策略不同分为Boc和Fmoc方法 环合方式： 主链头-尾环合，侧链-侧链环合 侧链-头环合，尾-侧链环合 固相液相方法均可，但反应较慢。 2.2 肽模拟物 多肽很少可被作为药物利用 易水解，稳定性低，亲水性强难以跨越细胞膜 分类 以酰胺类似物或二级结构类似物代替多肽的模拟物。 e.g. –NH – 用氧原子（ – O –），硫原子（ –S –），取代或是对其进行烷基化修饰。 2. 功能模拟物：作用于多肽受体的非肽类小分子，是天然多肽的结构类似物。 3. 非肽类化合物：有新型的肽母核，但包含多肽发挥作用所必须的关键功能基团。 类肽 定义：以N-取代甘氨酸为构建的单元化合物。 优点：比肽的构象柔性高，不会被蛋白酶水解，具有更高的代谢稳定性，提高生物利用度及生物活性 。 2.4 多肽的应用和肽类药物 （1） 靶蛋白的功能位点（3-10个氨基酸） 结合小分子或蛋白质后发挥调节活性作用的区域。 （2） 确认靶标,寻找药理学作用的