蜂毒肽类似物的合成和生物活性研究

Melittin(GIGAVLKVLTTGLPALISWIKRKRQQ-NH₂)是蜂毒中含26个氨基酸残基的多肽,具有抗菌和溶血等生物活性,是典型的阳离子抗菌肽.本文设计合成了蜂毒肽C端15残基肽片段(GLPALISWIKRKRQQ-NH₂)及其类似物(15残基).研究了Melittin及这些合成肽的抗菌活性、溶血活性、疏水性及二级结构.结果表明,合成的类似物的溶血活性明显降低,抗菌活性基本保留,且与其疏水性相关.类似物中与碱性氨基酸簇(KRKR)距离较远的残基的疏水性对其抗菌活性有较大的贡献.多肽溶血与抗菌机理不同.类似物的抗菌活性和溶血活性与其二级结构(α-螺旋结构)没有明显的相关性.     

净电荷对螺旋型抗癌肽生物活性的影响

以高活性两亲性α-螺旋型阳离子抗癌肽A12L/A20L(多肽P)为模板, 在其亲水面进行氨基酸定点取代, 获得了一系列带有不同净电荷的多肽类似物, 研究了净电荷对螺旋型抗癌肽生物活性的影响. 结果表明, 抗癌肽净电荷的改变对其溶血活性影响较小(最大差异为2倍), 而对抗癌活性和选择性的影响显著(最大差异为10倍). 抗癌肽P的净电荷最适范围为+7到+8, 分子间静电排斥作用的最佳数目为3~5个, 高于或低于此范围, 其抗癌活性和选择性均明显降低. 与人的正常细胞相比, 负电性的癌细胞膜对于抗癌肽的净电荷变化更敏感, 表明两亲性螺旋型抗癌肽针对癌细胞与正常细胞表现出良好的选择特异性.     

碱性氨基酸对螺旋型抗菌肽生物活性的影响

以螺旋型抗菌肽HPRP-A1为模板,利用精氨酸(R)对HPRP-A1序列中的赖氨酸(K)进行不同位点、不同数量的取代,结合改造前后抗菌肽的螺旋度、疏水性及自聚集常数等理化性质,研究了螺旋型抗菌肽结构与活性的相关性.进一步结合脂质体模拟和细胞膜穿透实验,对螺旋型抗菌肽与不同类型细胞膜的相互作用过程进行了研究.结果表明,增加精氨酸的取代数量,会增强抗菌肽的疏水性和螺旋度,导致螺旋型抗菌肽对真核细胞的毒性增强;但精氨酸的增加会伴随着抗菌肽自聚集能力的降低以及抗菌肽对细菌细胞膜的渗透性降低,导致抗菌肽的抗菌活性降低.本研究对于设计和改造具有应用前景的螺旋型抗菌肽具有重要指导意义.     

抗菌肽SAMP1及其类似肽的构效关系

以人工合成抗菌肽1(Synthetic antimicrobial peptide 1, SAMP1)为研究模板, 采用氨基酸序列重排、 不同的带正电荷氨基酸残基和疏水性氨基酸残基取代等方法, 设计合成了8条SAMP1类似肽. 利用生物信息学软件预测了SAMP1及其类似肽的理化性质; 采用圆二色光谱(CD)技术测定其在不同环境下二级结构的变化; 采用噻唑蓝(MTT)法测定其抗菌活性; 通过红细胞溶血实验评估了这些多肽的溶血性. 结果表明, 大部分类似肽具有较低的溶血毒性和较高的广谱抗菌活性. CD光谱分析结果显示, 大部分类似肽二级结构以α螺旋和无规则卷曲为主, 在体积分数为50%的2,2,2-三氟乙醇(TFE)溶液中, α螺旋结构比例增加. 与母肽SAMP1相比, 经序列重排后得到的SAMP1-A1, SAMP1-A2和SAMP1-A3的抗菌活性变化不大, 但序列中正电荷氨基酸残基均匀分布的类似肽SAMP1-A2的溶血毒性增加. 用精氨酸(Arg)取代SAMP1序列中的赖氨酸(Lys)得到的类似肽SAMP1-A4的抗菌活性增强, 同时溶血毒性降低. 用疏水性较强的异亮氨酸(Ile)和缬氨酸(Val)取代SAMP1中的疏水性氨基酸残基, 得到的类似肽SAMP1-A5和SAMP1-A7的抗菌活性急剧降低; 用疏水性较弱的色氨酸(Trp)取代SAMP1中的疏水性氨基酸残基, 得到的类似肽SAMP1-A8的抗菌活性增强, 同时溶血毒性提高.     

蜂毒肽C末端片段的反序肽的抗菌活性和溶血活性

设计并合成了具有不同碱性氨基酸残基数和不同疏水性片段链长的基于Mel(12~26)的系列反序肽类似物.结果表明,反序肽的正电荷和疏水性对于抑菌活性都很重要,N端至少保留3个碱性氨基酸(正电荷>4)和C端的疏水性片段的链长至少为8个氨基酸残基的类似物具有较高的抑菌活性,具有较大的抑菌活性的最小反序肽类似物为具有11个氨基酸残基的RetroMel(13~23).这些反序肽的溶血活性都很小.     

血红蛋白片段的合成及生物活性

采用多肽固相合成方法, 以Wang 树脂为载体, Fmoc为N-端氨基酸保护基, HOBt-HBTU为缩合试剂, 合成了一系列血红蛋白α链的片段, 产物经RP-HPLC和质谱进行了确定. 生物活性研究结果表明, 该系列多肽具有较高的血管紧张素Ⅰ转换酶抑制活性, 但不具有α-葡萄糖苷酶抑制活性.     

基于α螺旋肽与多酚缀合的HIV-1融合抑制剂的设计、合成及活性初筛

将α螺旋多肽与羟基酪醇等多酚类化合物通过共价键缀合,期望二者在发挥各自生物学作用的同时产生协同效应,据此设计了HIV-1融合抑制多肽.圆二色光谱表征结果表明,所设计的缀合多肽呈典型的α螺旋结构特征,且可以与靶标N36相互作用.HIV-1包膜糖蛋白(Env)介导的细胞-细胞融合活性测试结果表明,这些具有α螺旋结构的缀合多肽可以在低微摩尔水平抑制病毒融合.     

蜂毒肽及其类似物的抗菌活性、溶血活性及与磷脂膜的作用

用CD谱测定了蜂毒肽及其类似物在Tris缓冲液、含2mol/LNaCl的Tris缓冲液和质量分数为10%的六氟异丙醇(HFIP)水溶液中的二级结构.结果表明,蜂毒肽及其类似物在Tris缓冲液中无确定的二级结构.在含2mol/LNaCl的Tris缓冲液中的α-螺旋结构的含量大大增加,表明其形成聚集体.未发现聚集与抗菌活性或溶血活性之间有相关性.在10%HFIP溶液(模拟生物膜环境)中的α-螺旋结构的含量大大增加,表明这些多肽具有内在形成α-螺旋结构的倾向.比较二级结构与抗菌和溶血活性发现,细菌细胞膜促进α-螺旋结构形成的环境比红血球细胞膜和HFIP水溶液强得多,而红血球细胞膜和HFIP水溶液的环境类似.     

光谱法研究钙调素与蜂毒肽片断及其类似物的相互作用

设计合成了蜂毒肽片断及其类似物:Mel15,Mel15(8F)和Mel15(7P),这些多肽与钙调素有很强的结合力,而且链段很短,因此它们可作为钙调素可结合蛋白质的结合部位的模型.本文采用光谱法研究了它们与钙调素的相互作用.荧光发射光谱法结果表明,多肽Mel15在与钙调素相互作用时,肽链中的Trp基团的微环境变得更加疏水,说明Mel15中的Trp残基可能与钙调素的疏水性表面靠近.紫外差谱测试表明,只有当钙调素分子结合2个Ca~(2+)后,才可以与多肽Mel15(8F)结合.圆二色谱法研究表明,多肽与钙调素结合后多肽分子和钙调素分子的α-螺旋结构的含量都被诱导而增加,结合力越大,则越多的残基被诱导形成α-螺旋结构.     

无序随机多肽组分相关的结构转变的蒙特卡洛模拟:以赖氨酸、谷氨酸和异亮氨酸组成的随机多肽为例

无序蛋白和折叠蛋白二者在结构和序列组成上存在着明显的差异.是疏水相互作用还是静电相互作用诱导了多肽结构的转变?在多肽结构转变过程中,疏水相互作用和静电相互作用各自发挥着什么样的作用?本工作以正（赖氨酸）、负（谷氨酸）和疏水性（异亮氨酸）的三种氨基酸为组分,产生了一系列电中性的无序随机多肽系统.利用全原子模型并采用蒙特卡洛方法进行了大规模计算模拟.结果表明,随着温度升高,多肽将从紧密构象转变到扩展构象.不同的多肽其转变温度依赖于疏水性氨基酸和带电氨基酸的比例.当平均疏水性低于临界疏水性时,转变温度低于室温;当平均疏水性大于临界疏水性时,转变温度高于室温.定量分析发现,临界疏水性数值与生物信息研究的结论是吻合的.此外,统计氨基酸残基之间的接触对数目表明,在多肽结构的转变过程中疏水作用发挥着主要作用.研究结果对蛋白质序列与结构关系的研究具有一定的理论指导意义,期望对基于序列的蛋白质全新设计提供参考.     

具有高效阳性菌抗菌活性的合成多肽聚合物研究

合成了具有抗菌活性的β-氨基酸聚合物,采用核磁共振和凝胶渗透色谱表征聚合物的数均分子量,通过最低抑菌浓度实验测试了β-氨基酸聚合物对多种革兰氏阳性菌(包括多株耐药菌)的抗菌活性,并开展了可能的耐药性研究。通过细胞膜去极化实验和扫描电子显微镜探究了抗菌聚合物对革兰氏阳性菌,尤其是对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的抗菌机理。结果表明,β-氨基酸聚合物通过作用于细菌的细胞膜杀死革兰氏阳性菌从而获得高效的抗菌活性,其对枯草芽孢杆菌的抗菌活性最好,最低抑菌浓度为3.13μg/mL。金黄色葡萄球菌对β-氨基酸聚合物不产生耐药性,但在相同条件下测试的对照抗生素诺氟沙星的最低抑菌浓度增加了124倍,表明细菌对抗生素很快产生了耐药性。     

模拟宿主防御肽的尼龙3抗菌聚合物结构设计、合成及活性研究

微生物感染一直是人类健康的严峻挑战,传统抗生素几乎不可避免地使微生物产生耐药性,因此亟待开发既对耐药细菌、真菌有活性,又不易使微生物产生耐药性的新型抗菌剂.宿主防御肽(host defense peptide,HDP)几乎存在于各种生命形式中并表现出广谱抗菌活性和不易使微生物产生耐药性的特点,近年来作为对抗微生物耐药性的新途径被广泛研究.为解决HDP自身稳定性差(容易被蛋白酶水解)的缺点,多个研究组相继开展HDP模拟物的研究,希望在改善抗菌剂稳定性的同时保持抗菌活性.尼龙3聚合物(β-多肽)是模拟HDP的一类代表性抗菌聚合物.尼龙3聚合物通常由一个亲水性/正电荷亚基和一个疏水性亚基通过不同比例组合来模拟HDP的2个关键性结构特点:正电荷和两亲性结构.通过优化端基基团和聚合物长度、变化亚基的化学结构、探索优化的亲水性/正电荷与疏水性亚基组合以及调节亚基在聚合物中的比例,发现了对多个耐药菌菌株具有高活性和高选择性的尼龙3聚合物.尼龙3对细菌营养细胞和稳定的孢子都显示了活性,同时尼龙3也对游离真菌细胞和真菌生物膜都表现出选择性抗菌活性.这些发现提示了尼龙3对抗微生物耐药性的潜力以及尼龙3作为新型抗菌剂的可能应用.     

光谱法研究钙调素与蜂毒肽片断及其类似物的相互作用

设计合成了蜂毒肽片断及其类似物: Mel15, Mel15(8F)和Mel15(7P), 这些多肽与钙调素有很强的结合力, 而且链段很短, 因此它们可作为钙调素可结合蛋白质的结合部位的模型。本文采用光谱法研究了它们与钙调素的相互作用。荧光发射光谱法结果表明, 多肽Mel15在与钙调素相互作用时, 肽链中的Trp基团的微环境变得更加疏水, 说明Mel15中的Trp残基可能与钙调素的疏水性表面靠近。紫外差谱测试表明, 只有当钙调素分子结合2个Ca^2^+后, 才可以与多肽Mel15(8F)结合。圆二色谱法研究表明, 多肽与钙调素结合后多肽分子和钙调素分子的α-螺旋结构的含量都被诱导而增加, 结合力越大, 则越多的残基被诱导形成α-螺旋结构。     

胸腺素α1的C端活性片段环肽类似物的合成与生物活性评价

用硫酯法合成了一系列Tα1的C端活性片段的环肽类似物, 以提高其活性与稳定性. 用促淋巴细胞增殖法测定了环肽类似物的生物活性, 结果表明, 环肽类似物较好地保留或提高了促淋巴细胞增殖活性.     

{苯基-[(吡啶-4-羰基)-氨基]-甲基}-膦酸二烷基酯的合成与波谱表征

α-氨基膦酸及其衍生物作为天然氨基酸的含磷类似物, 具有多种生物活性, 它的合成与性质的研究引起人们的浓厚兴趣. 合成了一系列含磷化合物, 产物经元素分析、红外光谱、核磁共振、质谱鉴定, 并初步研究这些化合物的抗菌与抗肿瘤生物活性.     

Gemini和寡聚阳离子表面活性剂的高效抗菌活性

正阳离子表面活性剂作为抗菌剂已广泛用于日化、食品和医药卫生等各个领域。但其大量的使用导致在环境中积累,从而对细菌造成选择性压力,加速了细菌耐药性的产生~1。在过去几十年中,人们一直致力于开发高效的抗菌表面活性剂,尽可能减少其用量,从而降低对细菌的选择性刺激。通常,增大阳离子电荷密度和疏水性有利于抗菌活性的提高,但这两个因素也导致其细胞毒性较高~(2,3)。实际应用中往往要求抗菌剂既能有效杀灭细菌又对正常细胞无明显毒性。目前的研究表明,     

影响多肽与花粉钙调素亲和性的因素──多肽的圆二色性及核磁共振研究

钙调素 ( Ca M)存在于所有真核细胞生物体内 ,它可与很多天然的生物活性肽结合 ,如 β-内啡肽、胰高血糖素和某些昆虫毒液肽等 [1] .有关 Ca M与多肽相互作用的研究普遍认为 ,对 Ca M有高亲和性的多肽应该具有形成α螺旋结构的显著倾向[2 ] .为进一步确认多肽的主链构象对 Ca M亲和能力的影响 ,我们采用圆二色性光谱和核磁共振波谱分析了荞麦花粉碱性十二肽 BPP-1和它的类似物 BPP-3的结构特征 ,配合多肽对花粉钙调素 ( p Ca M)的结合能力 ,发现肽链的可塑性和 C端的极性是影响多肽与 p Ca M亲和能力的因素 ,而形成 α螺旋结构的倾…     

应用连续小波变换预测蛋白质的二级结构

将代码为lgca蛋白质的氨基酸序列映射为疏水值序列，在合适的尺度下，通过 连续小波变换法分别对其α螺旋,α螺旋和β折叠之间的连接多肽(即部分规则和无 规则二级结构)进行预测，准确率分别为76．5％和85．7％．从PDBsum数据库中随 机抽取100个蛋白质作为测试对象，其中全α螺旋、全β折叠、α／β以及α+β蛋 白质各25个．在100个蛋白质中共有1618个连接多肽和747个α螺旋.本法预测到的 连接多肽共有1536个，其中1308个与实际结构一致，平均预测准确率为85.2％；预 测到的α螺旋有770个，其中581个与实际结构一致，平均预测准确率为75．5％． 结果表明：该法可较好地预测蛋白质的α螺旋、连接多肽，具有极大的发展前景．     

具有双活性序列的新型抗菌肽的设计及性质

设计合成了具有2个活性序列的线性和环状多肽及具有单个活性序列的短链多肽, 研究了它们的杀菌活性、 细胞毒性及溶血性. 结果表明, 线性肽和环状肽的杀菌活性高于短链肽. 利用计算模拟的方法计算了多肽与细菌细胞膜中一种重要的成分磷脂酰甘油(DMPG)的结合能. 结果表明, 多肽-DMPG的结合能与多肽的杀菌活性具有较高的相关性, 线性和环状多肽与DMPG的结合能大于短链肽. 线性和环状多肽均含有2个活性序列, 可提供多个荷正电氨基酸与荷负电的磷脂结合, 结合能较大, 杀菌活性较强. 采用模拟生物膜对其中几条多肽的作用机理进行了初步研究. 结果表明, 该类多肽有可能使正常哺乳动物细胞的细胞膜产生孔洞; 而对于细菌细胞膜, 多肽并未在膜上产生明显孔洞, 而是引起了细菌细胞膜的聚集.     

可见光促进的组氨酸碳氢键烷基化反应

<正>多肽是一类非常重要的生物分子,作为蛋白质的基本单元和候选药物,已在生物化学和制药领域引起了广泛关注~([1]).与自然界存在的多肽相比,非天然肽在某些方面显示出更好的生物活性和药代动力学特性~([2]).通过化学修饰的方法在多肽的氨基酸残基上进行位置选择性地修饰,可以简化合成步骤,从而更加高效合成具有生物活性的多肽类似物.然而现有多肽的修饰方法主要