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多肽序列设计要点

作者:科肽生物发表时间:2021-12-21浏览量:3099

多肽序列长度设计:

多肽合成纯度会随着多肽序列长度的增加而降低,特别是长度大于30个氨基酸的序列,因为多肽合成的时候是从C端向N端合成的,每步氨基酸形成肽键的过程中,反应不能达到100%,会形成缺一个氨基酸或两个氨基酸的残缺肽,这种残缺肽跟目标多肽序列,性质非常接近,在纯化过程中不容易分开,所以设计多肽序列长度时,要考虑这个因素。

多肽溶解度设计: 

氨基酸的侧链有疏水性和亲水性的特点,根据亲水性指数可以把氨基酸进行分类,多肽序列中包含疏水性氨基酸的比列,将影响多肽的溶解度:

多肽氨基酸分类: 

疏水性多肽氨基酸(非极性):丙氨酸(Ala),苯丙氨酸(Phe),亮氨酸(Leu),异亮氨酸(Ile),缬氨酸(Val),蛋氨酸(Met),色氨酸(Trp)

不带电多肽氨基酸(极性):甘氨酸(Gly),脯氨酸(Pro),天冬酰胺(Asn),谷氨酰胺(Gln),丝氨酸(Ser),苏氨酸(Thr),半胱氨酸(Cys),络氨酸(Tyr)

酸性多肽氨基酸(极性带电荷):天冬氨酸(Asp),谷氨酸(Glu)

碱性多肽氨基酸(极性带电荷):赖氨酸(Lys),精氨酸(Arg),组氨酸(His)

提示:疏水氨基酸的含量应保持在多肽氨基酸比例的50%一下,并且每五个氨基酸中至少包含一个带电荷的氨基酸,在生理PH值下,天冬氨酸(Asp),谷氨酸(Glu),赖氨酸(Lys),精氨酸(Arg)都包含带电荷的侧链,单个保守替代,例如Gly替代Ala或在N或C末端添加极性氨基酸,可以提高多肽序列的溶解度。

多肽序列稳定性设计:

下面几种设计策略可以提高多肽的稳定性,得到更高的多肽纯度和溶解度,多肽序列的不同氨基酸组成会影响整体的稳定性,所以在多肽序列设计时需要考虑:

1,序列中包含半胱氨酸(Cys),蛋氨酸(Met),色氨酸(Trp)等氨基酸,由于氧化或副反应的敏感性,会影响多肽获得高纯度,以及多肽整体的稳定性,设计多肽序列时,尽量减少这些氨基酸残基的个数,或者选择替换这些氨基酸残基,入正亮氨酸可以替代蛋氨酸(Met),丝氨酸可以替代半胱氨酸(Cys),这些多肽设计策略可以极大的提高多肽的稳定性。

2,N末端谷氨酰胺(Gln)的不稳定性

谷氨酰胺(Gln)在N末端时,当暴露在酸性裂解条件下可能会环化为焦谷氨酸。可以考虑谷氨酰胺(Gln)在多肽N末端时,做N末端乙酰化修饰的多肽设计策略,可以极大的提高多肽的稳定性。

3,天冬酰胺(Asn)在N末端时,也会给多肽合成带来影响,天冬酰胺(Asn)有个侧链保护基,在N末端时非常难去掉,在多肽序列设计时,我们可以考虑延长一个氨基酸的方法。

4,多个脯氨酸(Pro)相邻或者脯氨酸(Pro)和丝氨酸(S)相邻,会导致合成的多肽序列纯度较低,产生很多残缺肽,多个脯氨酸(Pro)的多肽,在合成中会发生顺反异构化,导致多肽的纯度明显降低。

5,贝塔折叠的情况,也需要考虑,它会导致多肽合成困难,不能合成长的序列。

尽量避免序列中出现这几种氨基酸相邻或重复,他们是缬氨酸(Val),异亮氨酸(Ile),络氨酸(Tyr),苯丙氨酸(Phe),色氨酸(Trp),亮氨酸(Leu),谷氨酰胺(Gln),苏氨酸(Thr)。可以考虑采用替换的方法来打破,例如,在每3个残基上插入一个甘氨酸(Gly)或脯氨酸(Pro),用天冬酰胺(Asn)替换谷氨酰胺(Gln),用丝氨酸(Ser)替换苏氨酸(Thr)

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