在一項新的研究中,來自澳大利亞昆士蘭大學(xué)分子生物科學(xué)研究所和美國華盛頓大學(xué)蛋白設(shè)計研究所的研究人員在世界上首次從頭制造出量身定制的高度穩(wěn)定的限制性肽,這一進步預(yù)計有助改進藥物設(shè)計和開發(fā)環(huán)境友好性的殺蟲劑。相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表在nature期刊上,論文標題為“accurate de novo design of hyperstable constrained peptides”。
肽---自然出現(xiàn)的氨基酸鏈---在藥物開發(fā)中是高度有用的,但是它們是不穩(wěn)定的。
研究人員設(shè)計出超穩(wěn)定的能夠用于一系列生物技術(shù)應(yīng)用中的肽骨架。
論文通信作者、華盛頓大學(xué)蛋白設(shè)計研究所教授david craik說,這些肽能夠擁有相當棒的藥物性質(zhì):將小分子藥物的穩(wěn)定性和組織穿透性與更大的蛋白藥物的特異性結(jié)合在一起。
craik教授說,“一般而言,肽要比傳統(tǒng)的‘小分子’藥物具有更好的特異性,這意味著它們具有更少的副作用和更強的療效?!?/p>
“在此之前,科學(xué)家們不得不依賴天然肽來提供藥物骨架,這意味著他們的研究會受限于具有一種特定形狀和化學(xué)特征的天然肽的可獲得性?!?/p>
“通過與來自華盛頓大學(xué)的david baker教授團隊合作,我們開發(fā)出一種新方法:我們能夠?qū)⑦@些肽進行修飾,產(chǎn)生幾乎任何一種形狀,并且促進它們獲得有用的化學(xué)特征和抵抗生物降解?!?/p>
“這是一項重大進步,為肽研究開辟新的道路,并且預(yù)計會產(chǎn)生全球重大的影響。”
隨著生物技術(shù)與多肽合成技術(shù)的日臻成熟,越來越多的多肽藥物被開發(fā)并應(yīng)用于臨床。因適應(yīng)證廣、安全性高且療效顯著,多肽藥物目前已廣泛應(yīng)用于腫瘤、肝炎、糖尿病、艾滋病等疾病的預(yù)防、診斷和治療,具有廣闊的開發(fā)前景。
多肽是由多個氨基酸通過肽鍵連接而形成的一類化合物,通常由10~100個氨基酸分子組成,其連接方式與蛋白質(zhì)相同,相對分子質(zhì)量低于10000。多肽普遍存在于生物體內(nèi),迄今在生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的多肽已達數(shù)萬種,其廣泛參與和調(diào)節(jié)機體內(nèi)各系統(tǒng)、器官、組織和細胞的功能活動,在生命活動中發(fā)揮重要作用。
近年來,利用現(xiàn)代生物技術(shù)合成的多肽藥物已成為藥物研發(fā)的熱點之一,其因適應(yīng)證廣、安全性高且療效顯著,目前已廣泛應(yīng)用于腫瘤、肝炎、糖尿病、艾滋病等疾病的預(yù)防、診斷和治療,具有廣闊的開發(fā)前景 。
多肽藥物的來源
多肽藥物主要來源于內(nèi)源性多肽或其他外源性多肽。
內(nèi)源性多肽
即人體固有的內(nèi)生性多肽,如腦啡肽、胸腺肽、胰臟多肽等。
外源性多肽
如蛇毒、唾液酸、蜂毒、蛙毒、蝎毒、水蛭素、竽螺毒素衍生物和蒼蠅分泌的殺菌肽等。
隨著現(xiàn)代生物技術(shù)與多肽合成技術(shù)的發(fā)展,某些活性多肽可通過計算機進行分子設(shè)計與篩選、并經(jīng)人工合成而獲得 [1]。
多肽藥物的品種
較早上市的多肽類藥物主要是一些多肽類激素,如鮭魚降鈣素、生長抑素、人高血糖素、縮宮素等。隨著新藥研發(fā)的不斷深入,多肽藥物的開發(fā)已經(jīng)發(fā)展到疾病防治的各個領(lǐng)域如抗腫瘤多肽、抗病毒多肽、多肽疫苗、細胞因子模擬肽、抗菌活性肽、診斷用多肽、減肥用多肽等。
多肽藥物的特點
多肽易于合成改造和優(yōu)化組合,能很快確定其藥用價值
由于本身的特性,多肽從臨床試驗到FDA批準所需時間也比小分子藥物時間短很多,大約平均為10年。而多肽通過臨床試驗的機率比小分子化合物要高兩倍。多肽的特定優(yōu)點使其在藥物開發(fā)中表現(xiàn)出特定的優(yōu)勢和擁有臨床應(yīng)用價值。
一個胺基酸的氨基與另一個胺基酸的羧基可以縮合成肽,形成的酰胺基在蛋白質(zhì)化學(xué)中稱為肽鍵。胺基酸的分子最小,蛋白質(zhì)最大,兩個或以上的胺基酸脫水縮合形成若干個肽鍵從而組成一個肽,多個肽進行多級摺疊就組成一個蛋白質(zhì)分子。蛋白質(zhì)有時也被稱為“多肽”。二勝肽(簡稱二肽),就是由二個胺基酸組成的蛋白質(zhì)片斷。
基本介紹中文名 :肽 外文名 :peptide 學(xué)科 :生物,化學(xué)概念,古籍解釋,肽的種類,制備方法,肽的套用,抗腫瘤多肽,抗病毒多肽,細胞因子模擬肽,抗菌活性肽,多肽疫苗,診斷用多肽,研究背景,概念一、一種有機化合物,由胺基酸脫水而成,含有羧基和氨基,是一種兩性化合物。亦稱“勝”。 二、酰胺之一。它是由兩個或多個胺基酸通過一個胺基酸的氨基與另一個胺基酸的羧基結(jié)合而成。一個胺基酸不能稱為肽,也不能合成肽,必須是兩個或兩個以上胺基酸以肽鍵相連的化合物。兩個胺基酸以肽鍵相連的化合物稱為二肽;三個胺基酸以肽鍵相連的化合物稱為三肽,以此類推,三十四個胺基酸以肽鍵相連的化合物稱為三十四肽。 三、是涉及生物體內(nèi)多種細胞功能的生物活性物質(zhì)。截止2003年9月,生物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)幾百種肽,是機體完成各種復(fù)雜的生理活性必不可少的參與者。所有細胞都能合成多肽物質(zhì),其功能活動也受多肽的調(diào)節(jié)。它涉及激素、神經(jīng)、細胞生長和生殖各領(lǐng)域,其重要性在于調(diào)節(jié)體內(nèi)各個系統(tǒng)器官和細胞。酶法多肽的生理和藥理作用主要是激活體內(nèi)有關(guān)酶系,促進中間代謝膜的通透性,或通過控制DNA轉(zhuǎn)錄或翻譯而影響特異的蛋白合成,最終產(chǎn)生特定的生理效應(yīng)或發(fā)揮其藥理作用。肽優(yōu)于胺基酸,一是較胺基酸吸收快速;二是以完整的形式被機體吸收;三是主動吸收(胺基酸屬被動吸收);四是低耗,與胺基酸比較,肽吸收具有低耗或不需消耗能量的特點,肽通過十二指腸吸收后,直接進入血液循環(huán),將自身能量營養(yǎng)輸送到人體各個部位;五是肽吸收較胺基酸,具有不飽和的特點;六是胺基酸只有20種,功能可數(shù),而肽以胺基酸為底物,可合成上百上千種。勝肽是屬于降解的小分子膠原蛋白,含胺基酸基團,屬于原料類產(chǎn)品。勝肽也是人體中原本就存在的成分,是一種胺基酸形成的鏈狀結(jié)構(gòu)。我們所熟悉的蛋白質(zhì),就是一種多勝肽鏈。因胺基酸的組份和順序各不相同而組成不同的肽。由兩個胺基酸以肽鍵相連的化合物稱為“二肽”,以此類推,有9個胺基酸組成的化合物稱為“九肽”,由多個胺基酸(一般為50個,也有稱100個的)組成的肽則稱為多肽,組成多肽的胺基酸單元稱為“胺基酸殘基”。肽鍵將胺基酸與胺基酸頭尾相連。 肽是一種鏈狀的胺基酸聚合物古籍解釋 康熙字典《唐韻》《集韻》《韻會》桑經(jīng)切,音星?!墩f文》犬膏臭也。從肉,生,意兼聲。一曰不熟也。徐引禮記,飯勝而苴熟?!抖Y·內(nèi)則·秋宜犢麛膳膏腥釋文》腥,音星。雞膏也。說文作勝,云:犬膏臭也。 又《集韻》七正切,音婧?!渡胶=?jīng)》玉山有鳥焉,名曰勝遇?!蹲ⅰ芬粜?。 又新佞切,音性。與腥同。星見食豕,令肉中生小息肉也。 又《五音集韻》所庚切,音生。餼肉也。 考證:〔一曰,不熟也。徐引禮記,飮勝而苴熟?!场≈斦赵娘噭俑娘垊?。肽的種類 肽 多肽 活性肽與大肽分子量段在5000~50之間的才能稱為肽。分子量段在5000~10000之間的稱為大肽。分子量段在1000~50之間的稱為小肽、寡肽、低聚肽,也稱為小分子活性多肽。生物學(xué)家將肽稱為“胺基酸鏈”,將小分子活性多肽統(tǒng)稱為“生物活性肽”。常見的有二肽(Dipeptide),三肽(Tripeptide),甚至 多肽 (Polypeptide)等,而2~10肽屬于 寡肽 (Oligo-peptide),10~50肽屬于 多肽 ,通常十肽以下者較具醫(yī)藥及商業(yè)實用性。制備方法傳統(tǒng)獲得肽的方法有很多。傳統(tǒng)法主要有:微生物發(fā)酵法、酸法、堿法、電法、人工嫁接法、基因表達法、酶解法等。 ·微生物發(fā)酵法: 微生物發(fā)酵法的生產(chǎn)工藝技術(shù)主要是通過現(xiàn)代微生物發(fā)酵技術(shù)將大分子球蛋白轉(zhuǎn)化為小分子肽,通過控制微生物的代謝和發(fā)酵條件可生產(chǎn)不同胺基酸排序和分子量不同的肽。在發(fā)酵過程中,產(chǎn)生的游離胺基酸被微生物再次吸收利用,對微生物的代謝不會產(chǎn)生反饋抑制。通過微生物的代謝作用,對胺基酸和小肽進行移接和重排,對某些肽基團進行修飾和重組。例如以大豆豆粕為原料經(jīng)過微生物發(fā)酵法生產(chǎn)的大豆肽,改變了大豆蛋白質(zhì)固有的胺基酸序列,修飾了肽的疏水性胺基酸末端,使大豆肽沒有苦味,活性更高,并賦予大豆肽一些生物活性功能,屬于生物工程的高新技術(shù)范圍、科技含量高、在食品行業(yè)、發(fā)酵工業(yè)、飼料行業(yè)、制藥行業(yè)、化妝品行業(yè)和植物營養(yǎng)促進劑等行業(yè)中都能套用。具有十分廣泛的用途和非常廣闊的開發(fā)套用前景。 ·酸法: 用化學(xué)強酸催化蛋白質(zhì)獲得肽的方法叫酸法,此法投資大、占地多、工藝復(fù)雜、污染大、分子量難以控制,產(chǎn)品有化學(xué)殘留,難以形成功能,很難實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),至今仍停留在實驗室。 ·堿法: 用化學(xué)強堿催化蛋白質(zhì)的方法叫做堿法,這種方法與酸法殊途同歸,結(jié)果是一樣的。 ·電法: 電解蛋白質(zhì)的方法叫做電法,此法有明顯優(yōu)勢,成產(chǎn)成本低,與酶解法相比,口感好。 · 人工嫁接法 :就是精細化工生產(chǎn)出的胺基酸,有選擇的進行定向嫁接,這種方法基本上用機器來操作,生產(chǎn)量大,產(chǎn)出的肽無活性,生理功能不明顯。 ·基因表達法: 從動物的血液或組織分離提取的方法等統(tǒng)稱基因表達法,此方法重要用于研究生產(chǎn)“肽類藥物”其代表產(chǎn)品有:胸腺肽、胸腺五肽、干擾素、白細胞介素1、白細胞介素11、白細胞介素111、人血清白蛋白、免疫球蛋白、丙種球蛋白、腫瘤細胞壞死因子等。 ·酶法: 用生物酶催化蛋白質(zhì)的方法稱為酶法。酶法在傳統(tǒng)法的基礎(chǔ)上有所突破和創(chuàng)新,適應(yīng)了低碳經(jīng)濟和綠色環(huán)保的要求。酶法就是用生物酶催化蛋白質(zhì)獲得多肽,就是蛋白質(zhì)降解,人工合成的肽。酶法較酸法、堿法、電法溫和、環(huán)保。生產(chǎn)工藝簡易,投資少、見效快,適宜工業(yè)化生產(chǎn)。酶法獲得的肽,分子量易控制、產(chǎn)品自身富有綠色屬性、生產(chǎn)出來的肽無苦味、肽分子量小(分子量大都在1000以下)、這些小分子肽不需消化直接吸收,具有動力、載體、運輸、遞質(zhì)和營養(yǎng)功能,特別是它具有極強的活性和多樣性即重要的生物學(xué)功能。 ·水解法肽可由膳食蛋白質(zhì)(Dietary protein)通過化學(xué)方法水解出來,也可以人工方法取得。系由兩個或以上的胺基酸(Amino acids)聚合所構(gòu)成,在細胞生理及代謝功能的調(diào)節(jié)上甚為重要。肽的套用主要分為醫(yī)用類多肽藥物,肽類抗生素,疫苗,農(nóng)用類抗菌肽,飼料小肽,日化用化妝品,食品用大豆多肽,玉米多肽,酵母多肽,海參肽。 從功能角度來分,可以分為,降壓肽,抗氧化肽,降膽固醇肽,類鴉片活性肽,高F值寡肽,食品強味肽等等。 活性肽,與營養(yǎng),荷爾蒙、酵素抑制、調(diào)節(jié)免疫、抗菌、抗病毒、抗氧化有非常緊密關(guān)系。多肽大體上分為:多肽類藥物和多肽類保健品。傳統(tǒng)的多肽類藥物主要是多肽類激素,2011年對多肽類藥物的開發(fā)已經(jīng)發(fā)展到疾病防治的各個領(lǐng)域,特別是在以下各領(lǐng)域發(fā)展較快。
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