多肽序列设计

多肽序列设计主要有以下这些内容需要注意

一是多肽序列长度设计：

多肽合成纯度会随着多肽序列长度的增加而降低，特别是长度大于30个氨基酸的序列，因为多肽合成的时候是从C端向N端合成的，每步氨基酸形成肽键的过程中，反应不能达到100%，会形成缺一个氨基酸或两个氨基酸的残缺肽，这种残缺肽跟目标多肽序列，性质非常接近，在纯化过程中不容易分开，所以设计多肽序列长度时，要考虑这个因素。

二是多肽溶解度设计： 

氨基酸的侧链有疏水性和亲水性的特点，根据亲水性指数可以把氨基酸进行分类，多肽序列中包含疏水性氨基酸的比列，将影响多肽的溶解度：

三是多肽氨基酸分类： 

疏水性多肽氨基酸（非极性）：丙氨酸（Ala），苯丙氨酸（Phe），亮氨酸（Leu），异亮氨酸（Ile），缬氨酸（Val），蛋氨酸（Met），色氨酸（Trp）

不带电多肽氨基酸（极性）：甘氨酸（Gly），脯氨酸（Pro），天冬酰胺（Asn），谷氨酰胺（Gln），丝氨酸（Ser），苏氨酸（Thr），半胱氨酸（Cys），络氨酸（Tyr）

酸性多肽氨基酸（极性带电荷）：天冬氨酸（Asp），谷氨酸（Glu）

碱性多肽氨基酸（极性带电荷）：赖氨酸（Lys），精氨酸（Arg），组氨酸（His）

提示：疏水氨基酸的含量应保持在多肽氨基酸比例的50%一下，并且每五个氨基酸中至少包含一个带电荷的氨基酸，在生理PH值下，天冬氨酸（Asp），谷氨酸（Glu），赖氨酸（Lys），精氨酸（Arg）都包含带电荷的侧链，单个保守替代，例如Gly替代Ala或在N或C末端添加极性氨基酸，可以提高多肽序列的溶解度。

四是多肽序列稳定性设计：

下面几种设计策略可以提高多肽的稳定性，得到更高的多肽纯度和溶解度，多肽序列的不同氨基酸组成会影响整体的稳定性，所以在多肽序列设计时需要考虑：

1，序列中包含半胱氨酸（Cys），蛋氨酸（Met），色氨酸（Trp）等氨基酸，由于氧化或副反应的敏感性，会影响多肽获得高纯度，以及多肽整体的稳定性，设计多肽序列时，尽量减少这些氨基酸残基的个数，或者选择替换这些氨基酸残基，入正亮氨酸可以替代蛋氨酸（Met），丝氨酸可以替代半胱氨酸（Cys），这些多肽设计策略可以极大的提高多肽的稳定性。

2，N末端谷氨酰胺（Gln）的不稳定性

谷氨酰胺（Gln）在N末端时，当暴露在酸性裂解条件下可能会环化为焦谷氨酸。可以考虑谷氨酰胺（Gln）在多肽N末端时，做N末端乙酰化修饰的多肽设计策略，可以极大的提高多肽的稳定性。

3，天冬酰胺（Asn）在N末端时，也会给多肽合成带来影响，天冬酰胺（Asn）有个侧链保护基，在N末端时非常难去掉，在多肽序列设计时，我们可以考虑延长一个氨基酸的方法。

4，多个脯氨酸（Pro）相邻或者脯氨酸（Pro）和丝氨酸（S）相邻，会导致合成的多肽序列纯度较低，产生很多残缺肽，多个脯氨酸（Pro）的多肽，在合成中会发生顺反异构化，导致多肽的纯度明显降低。

5，贝塔折叠的情况，也需要考虑，它会导致多肽合成困难，不能合成长的序列。

尽量避免序列中出现这几种氨基酸相邻或重复，他们是缬氨酸（Val），异亮氨酸（Ile），络氨酸（Tyr），苯丙氨酸（Phe），色氨酸（Trp），亮氨酸（Leu），谷氨酰胺（Gln），苏氨酸（Thr）。可以考虑采用替换的方法来打破，例如，在每3个残基上插入一个甘氨酸（Gly）或脯氨酸（Pro），用天冬酰胺（Asn）替换谷氨酰胺（Gln），用丝氨酸（Ser）替换苏氨酸（Thr）