多肽序列设计遇到难题怎么办？通过改变序列设计解决一些相关问题

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，当我们接到多肽的订单时，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，详见后面的氨基酸分类附表。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。只有通过和固拓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

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