多肽是什么
肽(peptide)是α-氨基酸以肽鍵連接在一起而形成的化合物，它也是蛋白質(zhì)水解的中間產(chǎn)物。與高分子聚合物不同，作為肽鏈基本構(gòu)建的單體(monomer)是各種氨基酸殘基，它們的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)各不相同。因此肽不是高分子聚合物。與蛋白質(zhì)相比，肽的共價(jià)鍵形成的鏈結(jié)構(gòu)與前者相同，但鏈長度及分子量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于前者。因此，肽不是蛋白質(zhì)。盡管如此，肽與蛋白質(zhì)之間還是存在許多相近的理化性質(zhì)，如親水性、極性、二級結(jié)構(gòu)、易酶解、金屬絡(luò)合性等。從分子量大小上很難在某個(gè)準(zhǔn)確的數(shù)值上把肽與蛋白質(zhì)區(qū)別開。
一般肽中含有的氨基酸的數(shù)目為二到九時(shí),可根據(jù)肽中氨基酸的數(shù)量的不同,有多種不同的稱呼：由兩個(gè)氨基酸分子脫水縮合而成的化合物叫做二肽，同理類推還有三肽、四肽、五肽等,一直到九肽。通常由10~100氨基酸分子脫水縮合而成的化合物叫多肽，它們的分子量低于10,000Da(Dalton，道爾頓)，能透過半透膜，不被三氯乙酸及硫酸銨所沉淀。也有文獻(xiàn)把由2~10個(gè)氨基酸組成的肽稱為寡肽(小分子肽);10~50個(gè)氨基酸組成的肽稱為多肽;由50個(gè)以上的氨基酸組成的肽就稱為蛋白質(zhì),換言之,蛋白質(zhì)有時(shí)也被稱為多肽。
多肽的結(jié)構(gòu)
肽分子主要骨架結(jié)構(gòu)是由[-氮原子-碳原子-碳原子-]反復(fù)串接而成。其中兩個(gè)碳原子的化學(xué)狀態(tài)又不相同，N原子右側(cè)的為帶側(cè)鏈基(Gly除外)的α-C原子，N原子左側(cè)的為酰基C原子。除了Pro殘基外，出現(xiàn)在肽及蛋白質(zhì)分子中的其他十九種氨基酸殘基上的N原子均帶有一個(gè)H原子，后者作為H的供體可以與肽鏈上酰基中的O原子(H的受體)形成氫鍵。除了含殘基數(shù)較少的寡肽外，一般的肽分子中往往存在密度很高的氫鍵締合結(jié)構(gòu)，即肽的二級結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)因?yàn)镠供體與受體的位置差別，又存在一些不同的形式。
α-螺旋(α-Helix)
蛋白質(zhì)中常見的二級結(jié)構(gòu)，肽鏈主鏈繞假想的中心軸盤繞成螺旋狀，一般都是右手螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋是靠鏈內(nèi)氫鍵維持的。每個(gè)氨基酸殘基(第n個(gè))的羰基與多肽鏈C端方向的第4個(gè)殘基(第4+n個(gè))的酰胺氮形成氫鍵。在古典的右手α-螺旋結(jié)構(gòu)中，螺距為0.54nm，每一圈含有3.6個(gè)氨基酸殘基，每個(gè)殘基沿著螺旋的長軸上升0.15nm。
氨基酸殘基的R基團(tuán)位于螺旋的外側(cè)，并不參與螺旋的形成，但其大小、形狀和帶電狀態(tài)卻能影響螺旋的形成和穩(wěn)定
β折疊(β-Sheet)
當(dāng)肽鏈上連續(xù)存在許多疏水性殘基(如Leu、He、Val、Met、Tyr、Trp、Phe、Ala)時(shí)，更容易在每個(gè)酰胺結(jié)構(gòu)上發(fā)生鏈間平行方式的氫鍵締合。
從β-Sheet的結(jié)構(gòu)上可以看出沿著肽鍵延伸的方向主鏈兩側(cè)存在大量的氫鍵。它們可使肽鏈之間緊緊地聚集(aggregation)在一起。值得指出的是，當(dāng)β-Sheet結(jié)構(gòu)在整個(gè)主鏈二級結(jié)構(gòu)中占的比例越大時(shí)，這個(gè)肽的溶解性就越差。這種特征不但會造成合成肽時(shí)，反應(yīng)存在困難，而且在體內(nèi)還會引發(fā)特殊的生物學(xué)后果。最明顯的實(shí)例就是瘋牛病、帕金森病及AD(早老年性癡呆)等的病理部位均含有大量的不溶性蛋白沉積，其中含有致密的β-Sheet結(jié)構(gòu)。
β-轉(zhuǎn)角(β-turn)
β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)(β-turn)又稱為β-彎曲(β-bend)、β-回折(β-reverse turn)、發(fā)夾結(jié)構(gòu)(hairpin structure)和U型轉(zhuǎn)折等。
與α-Helix及β-Sheet結(jié)構(gòu)中存在大量氫鍵不同的是，肽鍵中間有時(shí)存在相鄰的三個(gè)殘基由一個(gè)氫鍵形成的十元環(huán)結(jié)構(gòu)，由此結(jié)構(gòu)延伸出的N端主鏈及C端主鏈幾乎沿同一方向平行展開。這種含三個(gè)殘基的十元環(huán)就是β-turn結(jié)構(gòu)。此外，尚有兩個(gè)殘基參與的相當(dāng)于七元環(huán)的r-turn結(jié)構(gòu)。但這種結(jié)構(gòu)中的H鍵締合強(qiáng)度較弱。β-turn處在肽鍵的U形拐彎的地方，很容易與體內(nèi)蛋白受體接近。實(shí)際上，可引發(fā)許多生物活性效應(yīng)的配基與受體如與底物、激素與靶點(diǎn)、抗原與抗體的結(jié)合往往是由β-turn結(jié)構(gòu)的參與而完成的。因此許多新藥研究也是基于β-turn的結(jié)構(gòu)與功能而設(shè)計(jì)的。
無序卷曲(random coil)
在肽鏈的序列結(jié)構(gòu)中，如果沒有可形成氫鍵締合的一級結(jié)構(gòu)就不會引發(fā)α-helix、β-sheet及β-turn等二級結(jié)構(gòu)。這種肽分子的主鏈就會處于無規(guī)律、松散狀態(tài)，稱之為無序卷曲。這種結(jié)構(gòu)與環(huán)境中的溶劑分子接觸最充分，因而溶解性很好。具有無序卷曲鏈的肽化合物不但很容易組裝合成，而且在機(jī)體內(nèi)也易于轉(zhuǎn)運(yùn)。已有的研究表明，肽鏈中如果較多地存在Pro、Gly、Asn、Ser、Asp、Thr等殘基，它們往往干擾規(guī)則的氫鍵締合而出現(xiàn)無序卷曲狀態(tài)。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中合理地引入這類殘基，可能會改善中間體及終產(chǎn)物的溶解性。