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通过序列设计解决关于多肽的一些问题
人阅读 发布时间:2019-12-06 15:41
多肽是由复杂分子组成的化合物,每一条序列都有其独特的化学和物理属性。除了有些多肽难于合成,大多数多肽相对容易合成,但是纯化可能较困难。很多肽水溶性较差,因此在纯化时,这些疏水性多肽常常需要溶解在有机溶剂或者特定的缓冲溶液中。这些有机溶剂或者缓冲溶液有时并不适合生物学等方面的实验,所以客户就不能用这些多肽进行研究工作。
因此,当接到多肽的订单时,我们会对这些多肽序列进行分析,以确定是否难以合成或水溶性的问题。针对一些有着特殊序列的多肽,我们多肽专业人员经过仔细地分析研究后,会给客户提出合理的建议。例如,当遇到难于合成或水溶性差的多肽序列时,我们不会拒绝合成,而是提供客户一些可以改善的方法,最终使客户得到满意的产品。这些方法包括改变序列或其两端等方面。我们根据常见氨基酸的特性来进行分类,详见后面的附表。接下来我们列出多肽问题的类型及减少或克服问题的方法,以供客户参考。只有通过和赛百盛工作人员沟通协商后,这些特殊多肽的设计方案才能最终确定。
难于合成的多肽序列的设计方案
1. 缩短序列
一般来讲,肽链长度越长,所得到粗肽的纯度越低。大多数含有少于 15 个残基的多肽比较容易合成。然而,当肽链的长度超过 20 个残基时,就应该考虑如何才能得到目的肽。多数情况下,缩短肽的长度使其少于 20 个残基,能够达到理想的结果。
2. 减少疏水性残基的数目
如果序列中含有较多的疏水性残基,尤其分布在距离羧基端 7-12 位置时,多肽就会难于合成。这可能是在合成过程中,由于多肽侧链形成β折叠造成不完全耦合所导致。这种情况下,用一些极性残基来替换一个或多个疏水性残基,也可以插入一个 Gly 或 Pro,就可以打开β折叠。
3. 使「困难」残基最少化
如果序列中含有较多的 Cys、Met、Arg、Trp 残基时,多肽就会难于合成。因为 Cys、Met、Trp 或者其侧链很容易氧化。如果可能的话应尽量避免这些残基在序列中出现,或者做一些保守的替换。例如,用 Ser 代替 Cys,Norleucine 代替 Met,Lys 代替 Arg,而 Tyr、Phe 或其他一些疏水性残基如 Leu 可用来代替 Trp。
改善溶解性的多肽序列的设计方案
1. 改变序列的 N 或 C 端
对酸性肽(即在中性条件下多肽带负电荷),我们推荐多肽为这样的形式:
Acetyl-peptide-COOH(多肽 N 端乙酰化,C 端自由羧基),以使多肽尽可能多的带负电荷。
对碱性肽(即在中性条件下多肽带正电荷),我们推荐多肽为这样的形式:
H-peptide-amide(多肽 N 端自由氨基,C 端酰胺化),以使多肽尽可能多的带正电荷。
2. 缩短或延长多肽序列
如果序列中疏水性残基(W、F、V、I、L、M、Y、A)的含量大于 50% 时,多肽的溶解性显著降低。此时,延长序列增加的极性残基往往有助于提高多肽的极性。相反,缩短序列以减少疏水性残基也能增强多肽的极性。总之,多肽的极性越强,其水溶性越好。
3. 增加亲水性残基
为了改善多肽的溶解性,有些多肽序列是可以任意添加一些极性残基的。我们建议,在酸性肽的 N 或 C 端加入 Glu-Glu, 在碱性肽的 N 或 C 端加入 Lys-Lys。如果序列中不允许加入带电基团,我们建议在序列的 N 或 C 加入 Ser- Gly-Ser。显然,如果多肽序列两端都不允许改变的话,这种方法就不适合了。
4. 通过代替一个或多个残基来改变序列
改变序列中的某些残基就可以改善多肽的溶解性。一个相对保守又简单的替换能够显著地增强多肽的溶解性,如用 Gly 代替 Ala。
5. 对一组重叠肽选择不同结构来改变序列
如果想要合成一些连续的或重叠的多肽,应当对每一条多肽的起始点进行适当的改变,使每条多肽序列中的疏水性和亲水性残基达到平衡。或者把「困难」残基分配到不同的序列中(如,将两个 Cys 划分到两个序列中,而不要使其出现在在同一个序列里)。
氨基酸不同特性的分类
根据氨基酸不同特性,可以将 20 种氨基酸及其它一些常见氨基酸分为不同的种类。下面列出一些常见的分类方法:
1. 20 种氨基酸及其缩写
2. 蛋白中其它常见的氨基酸
Hydroxyproline (hydroxylated proline - two isomers);
Cystine (oxidised cysteines) ;
Pyroglutamic acid (cyclised N-terminal glutamic acid)
3. 多肽序列中的其它氨基酸
Alpha-amino butyric acid (cysteine replacement)
Beta-amino alanine (straight chain isomer of alanine)
Norleucine (linear sidechain isomer of leucine)
4. 按亲水性/疏水性来划分
亲水性:D, E, H, K, N, Q, R, S, T, Hydroxyproline, pyroglutamic acid
疏水性:A, F, I, L, M, P, V, W, Y, alpha-amino butyric acid, beta-amino alanine, norleucine
中 性:C, G
5. 其它的一些氨基酸分类
温和条件下易被氧化:Cys,Met
易发生脱酰胺作用:Asn,Gln, C 端氨基
易降解:Met,Trp
带正电荷:Lys,Arg,His,N 端氨基
带负电荷:Asp,Glu,Tyr,C 端羧基
北京赛百盛基因技术有限公司
全国统一热线:400 666 3029
地址:北京市海淀区上地四街 1 号院 2 号楼 202 室 邮编:100085
电话:010-62969345/46,010-82784296/92 传真:010-82784290
Email:info@sbsbio.com
因此,当接到多肽的订单时,我们会对这些多肽序列进行分析,以确定是否难以合成或水溶性的问题。针对一些有着特殊序列的多肽,我们多肽专业人员经过仔细地分析研究后,会给客户提出合理的建议。例如,当遇到难于合成或水溶性差的多肽序列时,我们不会拒绝合成,而是提供客户一些可以改善的方法,最终使客户得到满意的产品。这些方法包括改变序列或其两端等方面。我们根据常见氨基酸的特性来进行分类,详见后面的附表。接下来我们列出多肽问题的类型及减少或克服问题的方法,以供客户参考。只有通过和赛百盛工作人员沟通协商后,这些特殊多肽的设计方案才能最终确定。
难于合成的多肽序列的设计方案
1. 缩短序列
一般来讲,肽链长度越长,所得到粗肽的纯度越低。大多数含有少于 15 个残基的多肽比较容易合成。然而,当肽链的长度超过 20 个残基时,就应该考虑如何才能得到目的肽。多数情况下,缩短肽的长度使其少于 20 个残基,能够达到理想的结果。
2. 减少疏水性残基的数目
如果序列中含有较多的疏水性残基,尤其分布在距离羧基端 7-12 位置时,多肽就会难于合成。这可能是在合成过程中,由于多肽侧链形成β折叠造成不完全耦合所导致。这种情况下,用一些极性残基来替换一个或多个疏水性残基,也可以插入一个 Gly 或 Pro,就可以打开β折叠。
3. 使「困难」残基最少化
如果序列中含有较多的 Cys、Met、Arg、Trp 残基时,多肽就会难于合成。因为 Cys、Met、Trp 或者其侧链很容易氧化。如果可能的话应尽量避免这些残基在序列中出现,或者做一些保守的替换。例如,用 Ser 代替 Cys,Norleucine 代替 Met,Lys 代替 Arg,而 Tyr、Phe 或其他一些疏水性残基如 Leu 可用来代替 Trp。
改善溶解性的多肽序列的设计方案
1. 改变序列的 N 或 C 端
对酸性肽(即在中性条件下多肽带负电荷),我们推荐多肽为这样的形式:
Acetyl-peptide-COOH(多肽 N 端乙酰化,C 端自由羧基),以使多肽尽可能多的带负电荷。
对碱性肽(即在中性条件下多肽带正电荷),我们推荐多肽为这样的形式:
H-peptide-amide(多肽 N 端自由氨基,C 端酰胺化),以使多肽尽可能多的带正电荷。
2. 缩短或延长多肽序列
如果序列中疏水性残基(W、F、V、I、L、M、Y、A)的含量大于 50% 时,多肽的溶解性显著降低。此时,延长序列增加的极性残基往往有助于提高多肽的极性。相反,缩短序列以减少疏水性残基也能增强多肽的极性。总之,多肽的极性越强,其水溶性越好。
3. 增加亲水性残基
为了改善多肽的溶解性,有些多肽序列是可以任意添加一些极性残基的。我们建议,在酸性肽的 N 或 C 端加入 Glu-Glu, 在碱性肽的 N 或 C 端加入 Lys-Lys。如果序列中不允许加入带电基团,我们建议在序列的 N 或 C 加入 Ser- Gly-Ser。显然,如果多肽序列两端都不允许改变的话,这种方法就不适合了。
4. 通过代替一个或多个残基来改变序列
改变序列中的某些残基就可以改善多肽的溶解性。一个相对保守又简单的替换能够显著地增强多肽的溶解性,如用 Gly 代替 Ala。
5. 对一组重叠肽选择不同结构来改变序列
如果想要合成一些连续的或重叠的多肽,应当对每一条多肽的起始点进行适当的改变,使每条多肽序列中的疏水性和亲水性残基达到平衡。或者把「困难」残基分配到不同的序列中(如,将两个 Cys 划分到两个序列中,而不要使其出现在在同一个序列里)。
氨基酸不同特性的分类
根据氨基酸不同特性,可以将 20 种氨基酸及其它一些常见氨基酸分为不同的种类。下面列出一些常见的分类方法:
1. 20 种氨基酸及其缩写
A | Ala - Alanine | M | Met - Methionine |
C | Cys - Cysteine | N | Asn - Asparagine |
D | Asp - Aspartic acid | P | Pro - Proline |
E | Glu - Glutamic acid | Q | Gln - Glutamine |
F | Phe - Phenylalanine | R | Arg - Arginine |
G | Gly - Glycine | S | Ser - Serine |
H | His - Histidine | T | Thr - Threonine |
I | Ile - Isoleucine | V | Val - Valine |
K | Lys - Lysine | W | Trp - Tryptophan |
L | Leu - Leucine | Y | Tyr - Tyrosine |
2. 蛋白中其它常见的氨基酸
Hydroxyproline (hydroxylated proline - two isomers);
Cystine (oxidised cysteines) ;
Pyroglutamic acid (cyclised N-terminal glutamic acid)
3. 多肽序列中的其它氨基酸
Alpha-amino butyric acid (cysteine replacement)
Beta-amino alanine (straight chain isomer of alanine)
Norleucine (linear sidechain isomer of leucine)
4. 按亲水性/疏水性来划分
亲水性:D, E, H, K, N, Q, R, S, T, Hydroxyproline, pyroglutamic acid
疏水性:A, F, I, L, M, P, V, W, Y, alpha-amino butyric acid, beta-amino alanine, norleucine
中 性:C, G
5. 其它的一些氨基酸分类
温和条件下易被氧化:Cys,Met
易发生脱酰胺作用:Asn,Gln, C 端氨基
易降解:Met,Trp
带正电荷:Lys,Arg,His,N 端氨基
带负电荷:Asp,Glu,Tyr,C 端羧基
北京赛百盛基因技术有限公司
全国统一热线:400 666 3029
地址:北京市海淀区上地四街 1 号院 2 号楼 202 室 邮编:100085
电话:010-62969345/46,010-82784296/92 传真:010-82784290
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