多肽是復(fù)雜的大分子, 因此每條序列在物理和化學(xué)特性上都是獨特的。有些多肽合成很困難, 另有些多肽雖然合成相對容易, 但純化困難。最常見的問題是許多肽不溶于水溶液, 因此在純化中, 這些疏水肽必須溶于非水溶劑中，或特殊的緩沖液, 而這些溶劑或緩沖液很可能不適合應(yīng)用于生物實驗系統(tǒng), 因此研究人員不能使用該多肽達到自己的目的, 因此下面是對于研究人員設(shè)計多肽的一些建議。
合成困難肽的選擇
1. 減少序列長度
由于肽的長度增加導(dǎo)致粗產(chǎn)物純度降低, 小于15個殘基的肽能較容易得到。當(dāng)肽鏈長度增加到20個殘基以上時, 正確產(chǎn)物的量就是一個主要考慮的問題。在許多實驗中, 降低殘基數(shù)低于20往往能得到更好的結(jié)果。
2. 減少疏水殘基數(shù)
疏水殘基占明顯優(yōu)勢的肽，尤其在距C端7-12個殘基的區(qū)域，常常引起合成困難。這通常被認為是由于合成中形成b折疊片，這樣產(chǎn)生不完全配對。在這些例子中, 用1個或幾個極性殘基置換, 或加入Gly或Pro以打開肽結(jié)構(gòu)可能會有幫助。
3. 減少“困難”殘基
有多個Cys、Met、Arg、Try殘基通常難于合成。Ser通常可作為Cys的非氧化替換。
1. 改變N端或C端
對于酸性肽 (即pH值為7時帶負電荷), 我們推薦乙?；?N端乙?；? C端保持自由羧基), 以增加負電荷。而對于堿性肽 (即pH值為7時帶正電荷), 我們推薦氨基化 (N端自由氨基, C端氨基化), 以增加正電荷。
2. 縮短或加長序列
某些序列含有大量疏水氨基酸, 如Trp、Phe、Val、Ile、Leu、Met、Tyr和Ala等, 當(dāng)這些疏水殘基大于50%通常難于溶解。為了增加肽的極性, 加長序列可能會有幫助。另外一種選擇是通過減少疏水殘基的方法降低肽鏈的長度以增加極性。肽鏈極性越高, 就越有可能溶于水。
3. 加入可溶性殘基
對于某些肽鏈而言, 加上一些極性氨基酸能改善可溶性。我們推薦給酸性肽的N端或C端加上Glu-Glu。給堿性肽的N端或C端加上Lys-Lys。如果不能加入帶電荷基團, 可以將Ser-Gly-Ser加到N端或C端。但是, 肽鏈的兩端不能改變時, 該方法則不可行。
4. 通過置換一個或多個殘基改變序列
肽鏈的可溶性可通過改變序列內(nèi)某些殘基來改善。通常單個殘基的替換就能顯著改善其疏水性, 而這種改變通常是較為保守的, 如用Gly代替Ala。
5. 通過選用不同“框架”來改變序列
如果能用某個序列來制備許多長度一定的相互串連或重疊的多肽, 則可以用改變各個多肽起始點的方法來實現(xiàn)改變序列的目的。其原理是: 在同一多肽的親水和疏水殘基間創(chuàng)造新的更好的平衡, 或?qū)⑼欢嚯膬?nèi)的“困難”殘基(比如2個Cys)放進兩個不同的多肽而不是集于同一分子內(nèi)。
對于由遺傳密碼編碼的二十種氨基酸及蛋白質(zhì)中常見的其他氨基酸, 按其特性可以用幾種方法進行分類。下面列出了最常見的氨基酸的三字母代碼和單字母代碼，以及不同的分類方法。
丙氨酸 Ala A甲硫氨酸 Met M
半胱氨酸Cys C天門冬酰胺Asn N
天門冬氨酸 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絲氨酸Ser S
組氨酸 His H蘇氨酸Thr T
異亮氨酸Ile I纈氨酸Val V
賴氨酸 Lys K色氨酸Trp W
亮氨酸 Leu L酪氨酸Tyr Y
羥脯氨酸
胱氨酸
焦谷氨酸
1. α-氨基丁酸 (Cys的置換物)
2. β-氨基丙氨酸 (Ala的直鏈異構(gòu)物)
3. 正亮氨酸 (亮氨酸的線性側(cè)鏈異構(gòu)物)
親水性氨基酸: D, E, H, K, Q, R, S, T, 羥脯氨酸, 焦谷氨酸
疏水性氨基酸: A, F, I, L, M, P, V, W, Y, α-氨基丁酸, β-氨基丙氨酸, 正亮氨酸
C和G屬于未定類
在溫和條件下氧化的氨基酸-->C, M
脫氨或脫羧基的氨基酸-->N, Q
蛋白制備中易降解的氨基酸-->M, W
帶正電荷的氨基酸-->K, R, H
帶負電荷的氨基酸-->D, E
當(dāng)下列疏水氨基酸, 即Ala, Val, Leu, Ile, Pro, Met, Phe, Trp存在于C端時,通常引起合成及純化的困難, 這主要是因為它們難溶于水。
如果您看見這些氨基酸, 即Cys、His、Pro 普遍存在于序列中或在C端時, 則在常規(guī)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時, 在二肽階段, 由于環(huán)化引起的損失非常高。在許多例子中, 甚至導(dǎo)致所有鏈從固相支持物上損失, 但是若C端為氨基化Pro時, 或者用特殊的PEG-聚苯乙烯固相支持物時, 能使產(chǎn)量大為提高, 則不會發(fā)生這種現(xiàn)象
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