一、多肽的定義
多肽是由氨基酸通過肽鍵連接而成的化合物。氨基酸是多肽的基本組成單位,肽鍵是連接相鄰兩個氨基酸的酰胺鍵(-CONH-)。根據氨基酸的數量,可以將多肽分為二肽(由兩個氨基酸組成)、三肽(由三個氨基酸組成)等。當氨基酸數量達到10 - 20個左右時,一般被稱為多肽;而當氨基酸數量超過50個時,通常被稱為蛋白質。不過,這個劃分界限并不是絕對的,因為有些多肽在結構和功能上與蛋白質非常相似。

二、多肽的作用
1、生理調節功能
- 激素類多肽:許多激素本質上就是多肽。例如,胰島素是一種含有51個氨基酸的多肽激素。它在人體中起著調節血糖的重要作用。當血糖濃度升高時,胰島素會促進細胞對葡萄糖的攝取和利用,同時抑制肝臟產生新的葡萄糖,從而使血糖濃度降低。另外,促甲狀腺激素釋放激素(TRH)也是一種多肽激素,它由下丘腦分泌,能夠刺激垂體分泌促甲狀腺激素,進而調節甲狀腺激素的分泌,影響人體的新陳代謝、生長發育等生理過程。
- 神經遞質類多肽:一些多肽在神經系統中作為神經遞質發揮作用。例如,腦啡肽是一種內源性阿片肽類物質,它在神經細胞之間傳遞信號,參與疼痛調節。當人體受到傷害時,腦啡肽可以和神經細胞上的阿片受體結合,阻斷痛覺信號的傳遞,起到鎮痛的作用。而且,它還能調節情緒,使人產生愉悅感。
2、免疫調節功能
- 多肽可以作為免疫調節劑。例如,胸腺肽是從胸腺中提取的多肽混合物,它能夠促進T淋巴細胞的分化、增殖和成熟。T淋巴細胞在免疫系統中發揮著關鍵作用,包括識別和清除病原體、腫瘤細胞等。胸腺肽可以增強機體的細胞免疫功能,幫助人體更好地抵御疾病。
3、抗菌作用
- 有些多肽具有抗菌特性。例如,抗菌肽是一類廣泛存在于生物體內的小分子多肽,它們能夠破壞細菌的細胞膜,使細菌內容物泄漏,從而殺死細菌。在昆蟲、植物和人體等生物體中都有抗菌肽的存在。在人體皮膚表面,抗菌肽可以幫助抵御外界細菌的入侵,維持皮膚的正常菌群平衡。
4、作為藥物載體
- 多肽可以作為藥物的載體。由于多肽具有良好的生物相容性和可降解性,能夠將藥物精準地輸送到病變部位。例如,在腫瘤治療中,一些靶向多肽可以與腫瘤細胞表面的特定受體結合,將抗腫瘤藥物帶到腫瘤細胞附近,提高藥物在腫瘤組織中的濃度,減少對正常組織的損害,提高治療效果并降低藥物的副作用。
三、多肽合成工藝
1、液相合成法
- 原理:液相合成法是在溶液中進行多肽合成的一種方法。它主要是通過將氨基酸的羧基和氨基進行縮合反應來形成肽鍵。在合成過程中,需要使用活化劑來活化氨基酸的羧基,使其更容易與另一個氨基酸的氨基發生反應。例如,常用的活化劑有N - 乙氧羰基 - 2 - 磷酰氯乙烷(EEDQ)等。
- 步驟:首先將第一個氨基酸溶解在合適的溶劑中,然后加入活化劑活化羧基。接著,將第二個氨基酸加入反應體系中,使兩個氨基酸之間形成肽鍵。重復這個過程,逐步將后續的氨基酸連接起來,形成多肽。在每一步反應后,都需要通過純化步驟來去除未反應的氨基酸、活化劑和副產物等雜質。液相合成的優點是操作相對簡單,反應條件溫和,適合合成一些短肽。不過,隨著多肽鏈的增長,反應的產率會逐漸降低,純化過程也會變得更加復雜。
2、固相合成法
- 原理:固相合成法是目前常用的多肽合成方法之一。它是在固體支持物上進行多肽合成。首先,將一個氨基酸的側鏈保護起來,然后將其羧基固定在固體支持物上,如聚苯乙烯樹脂等。在合成過程中,每次只將一個氨基酸連接到已經固定的肽鏈上,通過重復脫保護和偶聯反應來逐步延長肽鏈。
- 步驟:以Fmoc(9 - 芬基甲氧羰基)保護的氨基酸為例,首先將Fmoc - 氨基酸固定在樹脂上。然后用堿性試劑(如哌啶)脫去Fmoc保護基,暴露出氨基。接著,將下一個Fmoc - 氨基酸在縮合劑(如HATU)的作用下與已固定的肽鏈的氨基反應,形成新的肽鍵。重復這個過程,直到合成出所需的多肽。最后,將合成好的多肽從樹脂上切割下來,并進行純化。固相合成的優點是可以方便地進行自動化操作,能夠合成較長的多肽,并且純化過程相對簡單。它在多肽藥物研發和生產中得到了廣泛應用。
3、生物合成法
- 原理:生物合成法是利用生物體內的代謝途徑來合成多肽。這種方法主要是通過基因工程技術,將編碼目標多肽的基因插入到合適的表達載體中,然后將載體導入宿主細胞(如大腸桿菌、酵母菌等)。宿主細胞在自身代謝過程中,按照插入基因的指令合成多肽。
- 步驟:首先進行基因克隆,獲取目標多肽的基因序列。然后構建表達載體,將目標基因插入到載體的合適位置。將構建好的載體轉化到宿主細胞中,宿主細胞在適宜的培養條件下生長和繁殖。在細胞生長過程中,目標多肽被合成并積累在細胞內或分泌到培養基中。最后,通過細胞破碎(如果是細胞內表達)和純化等步驟,獲得所需的多肽。生物合成法的優點是能夠合成具有天然構象和生物活性的多肽,并且可以利用生物體內的翻譯后修飾機制對多肽進行修飾。不過,這種方法需要復雜的基因操作和細胞培養技術,而且對于一些復雜的多肽,其表達量可能較低,還需要進一步優化表達條件。