D型氨基酸多肽
蛋白質和大多數天然多肽都(dōu)是由L-型氨基酸組成(chéng)。但在動物細胞合成(chéng)的各類肽中均有發(fā)現D-型氨基酸，其中包括來自兩(liǎng)栖動物皮膚的麻醉劑肽和抗菌肽、來自蝸牛神經(jīng)節的神經(jīng)肽、來自甲殼綱動物的激素類、來自蜘蛛的毒液等。L-型氨基酸在轉譯後(hòu)需進(jìn)一步催化才能(néng)形成(chéng)D-型氨基酸。
- 案例學(xué)習
- Retro-inverso肽
- 藥物設計
案例: D-型氨基酸多肽抵抗蛋白酶的降解作用
很多蛋白在細胞中非常容易被(bèi)降解，或被(bèi)标記，進(jìn)而被(bèi)選擇性地破壞。但含有部分D-型氨基酸的多肽則顯示了很強的抵抗蛋白酶降解能(néng)力。
研究顯示，在多肽tp-TPTGTQ-tpt兩(liǎng)側替換使用D-型氨基酸仍可保留其全部的抗體結合特性，同時在溶酶體制備和稀釋的人血清中表現出顯著(zhe)的抗降解能(néng)力。 （注：小寫字母表示D-氨基酸，大寫字母表示L-氨基酸）
在Tugyi等學(xué)者的一項研究中，當D-氨基酸位于多肽的N端（tPTPTGTQTPT和tptPTGTQTPT）時，可一定程度地提高其在人血清中的穩定性，分别爲10%和50%。但當此多肽的兩(liǎng)端勻替換爲D-型氨基酸時，其産物幾乎完全抵抗了血清的降解作用。
如多肽tPTPTGTQtpt比多肽TPTPTGTQtpt更穩定，而tpTPTGTQtpt是最穩定的。我們注意到，多肽的穩定性随著(zhe)C端D-型氨基酸數量的增加而增強：當C端（tptPTGTQTPt）隻有一個D-氨基酸時，其穩定性有所提高，但多肽仍然是可被(bèi)完全降解。當C端(tptPTGTQTpt)有兩(liǎng)個D-氨基酸時，該多肽在人血清的整個檢測過(guò)程中剩餘50%。
這(zhè)些研究結果還(hái)表明，在抗體表位的側翼進(jìn)行結構修飾（D-氨基酸替換），可用于構建一種(zhǒng)人工合成(chéng)的抗原，不僅具有原抗體的識别屬性，還(hái)對(duì)酶促降解有更強的抵抗能(néng)力。
參考文獻: http://www.pnas.org/content/102/2/413.full.pdf+html
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Retro-inverso 多肽
Retro-inverso肽是由D-型氨基酸按它們的天然L-多肽序列的倒序組裝而得。retro-inverso肽是通過(guò)D型氨基酸取代正常L-型氨基酸并反轉多肽主骨架方向(xiàng)而得。而所有側鏈的的原始空間定向(xiàng)并沒(méi)有被(bèi)改變。retro-inverso肽的支柱是相反的，但序列中氨基酸的手性是被(bèi)保留的。這(zhè)將(jiāng)導緻在類似物與天然L-型多肽之間形成(chéng)互補的側鏈拓撲化學(xué)反應。
retro-inverso肽的優勢
- 保留著(zhe)蛋白質的生物活性
- 在體内擁有持久的蛋白酶穩定性
- 爲其天然L-多肽的抗原類似物
例子:
- L-型多肽: GRKQP or Gly-Arg-Lys-Gln-Pro
- D-型多肽: (dG)(dR)(dK)(dQ)(dP) or D (Gly-Arg-Lys-Gln-Pro)
- Retro-inverso肽: (dP)(dQ)(dK)(dR)(dG) or D (Pro-Gln-Lys-Arg-Gly)
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D型氨基酸在多肽設計中的使用
D型氨基酸的結構偏好(hǎo)有利于形成(chéng)特殊的折疊結構。D-Pro是一受約束的殘基，可迫使形成(chéng)β-turns結構。多個D-Pro-xxx片段可促使形成(chéng)多股β折疊。
氨基異丁酸（Aminoisobutyric acid，Aib)，一個非手性的殘基，在α碳原子上包含一對(duì)甲基。所以在多肽設計過(guò)程中，非手性的氨基酸可以替代D型氨基酸。因爲他們可以保持位于φ-ψ map兩(liǎng)邊的構造。
與L型天然肽相比，D-型氨基酸多肽或retro-inverso多肽在抵抗胰蛋白酶消化方面(miàn)更穩定。他們模拟L-型多肽并誘導強大的針對(duì)L型多肽的抗體應答。retro-inverso類似物在發(fā)展合成(chéng)疫苗方面(miàn)具有很大潛力。retro-inverso肽可用于研究多肽與HLA分子或T細胞受體之間的相互作用。這(zhè)種(zhǒng)方法將(jiāng)可能(néng)對(duì)新的免疫幹預策略的發(fā)展有利。
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L-型氨基酸和D-型氨基酸
除甘氨酸外，所有标準的α-氨基酸都(dōu)存在對(duì)映異構體，即L-氨基酸和D-氨基酸，呈相互鏡像關系。
某些含D型氨基酸的多肽更具有生物學(xué)潛力。
第46位是D-絲氨酸的漏鬥網蛛毒素（ω-agatoxins）IVB 和 IVC肽對(duì)大鼠小腦的Purkinje 細胞P-型鈣通道(dào)的抑制作用要比那些是L-絲氨酸的異構體強4倍左右。另一個例子是從南美樹蛙的皮膚中分離的蛙皮啡肽（dermorphin）。蛙皮啡肽是一個與µ-型鴉片受體高親和力和選擇性結合的多肽。蛙皮啡肽在緩解深度長(cháng)效鎮痛方面(miàn)比嗎啡強一千倍。這(zhè)個7肽的第二個氨基酸是D-丙氨酸。然而此位置爲L型丙氨酸的異構體卻沒(méi)有生物活性。
D-型氨基酸多肽抵抗蛋白酶的降解作用
由D-型氨基酸形成(chéng)的肽鍵與L型氨基酸相比具有更強的酶抗抵力，如當蛙皮啡肽（dermorphin）的氨基末端是Tyr-D-Ala時，可以抵抗氨肽酶的水解作用，但如果是L型肽則會被(bèi)快速降解。
多肽經(jīng)修飾後(hòu)會更穩定、具有更強的抗蛋白酶水解能(néng)力，而且仍舊保留與原L-多肽一樣(yàng)的結合特性。研究顯示，將(jiāng)一些MUC2多肽兩(liǎng)側的氨基酸替換爲D-型氨基酸，照樣(yàng)展現了其抗原特性和酶穩定性。
D型氨基酸可被(bèi)視爲信号分子
esizing D-amino acids when the cell stops growing.霍亂細菌利用消旋酶將(jiāng)大量的L型相應氨基酸轉化爲D-methionine和D-leucine。此D型氨基酸警示細胞的壁蛋白，從而放慢肽聚糖的生産。最有可能(néng)的是,這(zhè)種(zhǒng)肽的異構化是通過(guò)alpha-carbon的去質子化-質子化機制實現。這(zhè)種(zhǒng)機制已經(jīng)爲幾種(zhǒng)氨基酸消旋酶建立，如脯氨酸、天冬氨酸、谷氨酸消旋酶，和兩(liǎng)個活性位點的半胱氨酸均涉及這(zhè)個反應。消旋酶位于内外膜的壁膜間隙，當細胞停止生長(cháng)時，即啓動合成(chéng)D型氨基酸。
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