基于卤代芳烃交联及双二硫键桥连介导增强多肽螺旋及提高酶解稳定性的研究

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α-螺旋结构是蛋白质中含量最丰富的二级结构单元,其介导了生物学过程中许多重要的蛋白质-蛋白质相互作用。然而,从蛋白质中相应α-螺旋结构域处分离出来的多肽,特别是一些少于20个残基的短肽,通常不能像其在母体蛋白中一样保持稳定的α-螺旋结构,而主要呈现无规则卷曲构象,这导致了其低的亲合力、细胞渗透性和酶解稳定性。迄今为止,已有许多用于稳定多肽α-螺旋结构的策略,包括装订肽、氢键替代、以天然蛋白质支架为基础的接枝法和β/γ-残基取代法被相继报道。然而,不涉及非天然氨基酸或后修饰,以及可以适用于广泛的氨基酸序列的修饰方法依旧缺乏。  本论文在利用化学方法稳定多肽α-螺旋结构及提高多肽亲和力及蛋白酶解稳定性方面做了有益探索。提出了基于卤代芳烃交联及折叠-装订策略以稳定多肽α-螺旋结构,为稳定多肽α-螺旋结构提出了新的思路。我们提出了一种只涉及天然氨基酸、不需要后合成改性且广泛适用于各种不同氨基酸序列的折叠-装订策略以稳定多肽α-螺旋结构,并进一步研究了此方法所得稳定α-螺旋多肽的亲和力及蛋白酶解稳定性。  本论文共分为五章,包括以下主要研究内容:  第一章:综述了几类抑制α-螺旋-沟槽介导的蛋白质-蛋白质相互作用分子探针的设计及应用,介绍了几种稳定多肽α-螺旋结构的“装订肽”方法。此外,介绍了二硫键在稳定蛋白质或多肽二级结构中的作用,在此基础上提出了本论文的研究思路、内容和意义。  第二章:基于卤代芳烃交联稳定多肽二级结构的研究。以文献报道过的肽段为模型肽设计了5条均具有15个氨基酸残基的短肽,分别在其i,i+n(n=5-9)位置引入两个半胱氨酸残基,利用卤代芳烃交联的方法筛选了6种商品化的交联剂,通过CD光谱表征研究了交联剂在装订多肽的不同位置对其α-螺旋结构产生的影响。  第三章:基于多肽分子间折叠-装订技术稳定多肽螺旋的研究。提出了一种只涉及天然氨基酸、不需要后合成改性并广泛适用于各种不同氨基酸序列的操作策略来稳定多肽α-螺旋结构。该方法首先利用有机溶剂诱导多肽形成α-螺旋结构,然后在其形成α-螺旋结构的状态下氧化多肽链的i和i+7位置的半胱氨酸残基形成分子间二硫键而得到双二硫键桥连并具有稳定α-螺旋结构的多肽二聚体。通过制备合理设计的多肽序列得到一系列多肽二聚体,证明了通过形成双二硫键以稳定多肽α-螺旋结构的方法可适用于一个范围较宽的多肽氨基酸序列。  第四章:基于折叠-装订技术构建异源二聚体用于螺旋-螺旋相互作用的研究。将折叠-装订的方法进一步扩展到介导非同源多肽形成二聚体。同时,利用卷曲螺旋之间的静电与疏水相互作用与双二硫键桥连得到了卷曲螺旋连接的三螺旋束,通过实验证明了利用形成双二硫键的方法提高多肽α-螺旋结构含量,可以进一步提高卷曲螺旋多肽与多肽之间相互作用的亲和力。  第五章:基于双二硫键桥连多肽二聚体的蛋白酶水解稳定性研究。比较了具有不同的多肽氨基酸序列的多肽二聚体的蛋白酶水解稳定性,以探讨多肽蛋白酶解稳定性与多肽氨基酸序列的关系及酶解机理等问题。
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