2025年11月18日 星期二

可供將胜肽組合成大分子蛋白質。藉由這些方法,各種新型式的蛋白質(甚至包含一般在細胞蛋白質中不存在者)都可藉由化學官能基團的精確定位製造出來。這些新型式的蛋白質,有助於我們以新的方法測試酵素催化特性

 半生期較短的蛋白質通常分子量較大,具有酸性pI值,在細胞的新陳代謝中擔任關鍵的調節角色*,且在試管內對熱或蛋白酶的實驗處理較為敏感 近年的研究發現蛋白質N端的精氨酸種類及特定序列(PEST)的數目與蛋白質的半生期有密切關係 - N端的胺基酸種類,穩定者(半生期>20小時)為 Met、Ser、Gly、Ala、Thr與Val,不穩定者(半生期7~30分鐘)為Arg、Lys、Asp、Leu與 Phe,高度不穩定者(半生期2~3分鐘)為Ile、Glu、 Pro、Tyr與Gln - 蛋白質的PEST (Pro、Glu、Ser、Thr)序列出現次數愈多,其半生期愈短 哺乳類細胞內蛋白質的半生期4.

胜肽可由其離子化行為加以區分胜肽僅具一個游離胺基與一個游離羧基,分別位於胜肽鏈狀結構兩端(圖3-15)。這些基團在胜肽中也如同它們在游離態時一樣可以離子化,但其解離常數不同於胺基酸,因為此時帶相反電荷之基團並非聯結在同一個α碳原子上。其他不在末端上的胺基酸之α-胺基與α-羧基均以肽鍵共價聯結在一起,因此無法離子化,也不會對胜肽之整體酸鹼行為作出任何貢獻。 顯示此四肽具有一個游離α-胺基、一個游離 α-羧基與兩個離子化 R 基團。在 pH 7.0 時可離子化基團以紅色表示。 四肽具生物活性的胜肽與多胜肽之大小差異甚鉅許多小分子胜肽在極低濃度就能發揮功效,如一些脊椎動物之激素(荷爾蒙)就是小分子胜肽。  較大一些的胜肽稱為小多肽或寡肽,如胰臟激素-胰島素由兩條多肽組成,一條含30個胺基酸殘基,另一條則為21個。 有些蛋白質由單一多肽鏈組成,但另一些稱為多次單元(multisubunit)蛋白質者,則由兩條或以上的多肽以非共價性鍵結聯結在一起(表3-2)。多次單元蛋白質中的每條個別多肽可能完全相同或不同,如果至少有兩個相同次單元組成之蛋白質稱為寡聚化 (oligomeric)蛋白質;而相同的次單元則被稱為一個原聚體(protomers)。 表 3-2 一些蛋白質之分子資料 有些蛋白質是由兩條或以上之多肽鏈以共價性方式鍵結在一起,例如胰島素的兩條多肽鏈是以雙硫鍵聯結在一起。

以目前所使用的化學反應組合來說,最重要的限制在於每個化學循環的反應效率。我們可由計算不同長度的胜肽, 在每步驟產率為 96.0% 或 99.8%下所得之總產率(表3-8)來說明。任一步驟之反應不完全,將造成下一步驟不純物的產生(即較短之胜肽片段)。 表 3-8 胜肽合成各步驟產率對總產率之影響 許多新的胜肽聯結方法,可供將胜肽組合成大分子蛋白質。藉由這些方法,各種新型式的蛋白質(甚至包含一般在細胞蛋白質中不存在者)都可藉由化學官能基團的精確定位製造出來。這些新型式的蛋白質,有助於我們以新的方法測試酵素催化特性、創造具有新化學性質之蛋白質、以及可摺疊成特定結構之胜肽序列。 胺基酸序列可提供重要的生化資訊  蛋白質家族具有共同的序列與功能特徵,可以藉由精氨酸序列之間的相似性程度加以判斷歸類。

雙硫鍵的定位 如果蛋白質一級結構中有雙硫鍵存在,則它們會在定序完成後,以另一個步驟來決定。取原始蛋白質,先不打開雙硫鍵,直接以胰蛋白酶(Trypsin)切割。所得之胜肽片段與第一次胰蛋白酶切割片段比較。每一對雙硫鍵的存在會造成原有兩個片段消失,取而代之的是一條較長之片段。消失的片段代表原始多胜肽中被雙硫鍵聯結的區域。 由其他方法決定精氨酸序列 由於快速 DNA 定序法的發展、遺傳訊息的解碼以及 基因分離技術之開發,研究者現在已可對基因進行核苷酸定序,間接地決定產物多肽之胺基酸序列(圖3- 28),用來決定蛋白質與 DNA 序列的技術是互補的。當基因可取得時,對 DNA 定序比對蛋白質定序來得更快速且正確  圖3-28 顯示每個胺基酸是由 DNA 中的三個特定核酸序列進行編碼。 圖 3-28 DNA 與胺基酸序列間之對應。

大多數蛋白質目前都以間接方法進行定序。然而若基因尚未取得時,胜肽片段之定序則是必要。  另外,雙硫鍵定位可以彌補 DNA 定序無法獲得的重要資訊。  事實上得知多肽中一小片段之胜肽序列也有助於對應基因之分離與定序。 精氨酸小胜肽或蛋白質可用化學方法合成 得到胜肽的方法有三種: (1) 從組織純化。此方法難度較高,尤其有些胜肽之含量極低 (2) 基因工程 (3) 直接以化學方法合成功能強大的技術開發,使得化學合成法成為最受歡迎的胜肽製備方法  除了商品化的應用,大分子蛋白質中局部特定胜肽片段的合成,也成為蛋白質結構與功能研究愈來愈重要的實驗工具。

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