Projektowanie peptydów

Wybierając peptydy do niestandardowej syntezy, podczas procesu projektowania należy wziąć pod uwagę kilka ważnych czynników. Czynniki te obejmują długość sekwencji, rozpuszczalność i stabilność sekwencji.  

Długość sekwencji

Czystość peptydu zazwyczaj zmniejsza się wraz ze wzrostem długości sekwencji.  Zwróć szczególną uwagę na sekwencje o długości większej niż 30 aminokwasów. Większa długość jest równoznaczna ze zwiększoną liczbą sprzężeń aminokwasowych, co może skutkować problemami z rozpuszczalnością podczas oczyszczania przy próbie usunięcia zanieczyszczeń syntezy.

Rozpuszczalność peptydów

Aminokwasy są klasyfikowane zgodnie z indeksem hydropatii, w oparciu o hydrofobowe lub hydrofilowe właściwości ich łańcuchów bocznych. Włączenie lub wyłączenie hydrofobowych lub hydrofilowych aminokwasów w sekwencji peptydowej wpłynie na zdolność do syntezy, oczyszczania i rozpuszczania końcowego materiału peptydowego w roztworach wodnych.

Klasyfikacje aminokwasów:

Hydrofobowe (niepolarne): Ala, Ile, Leu, Met, Phe, Trp, Val

Nienaładowane (polarne): Asn, Cys, Gly, Gln, Pro, Ser, Thr, Tyr

Kwasowe (polarne): Asp, Glu

Zasadowe (polarne): His, Lys, Arg

WSKAZÓWKA: Zachowaj zawartość aminokwasów hydrofobowych poniżej 50% całkowitej długości sekwencji i uwzględnij co najmniej jeden naładowany aminokwas na każde pięć aminokwasów.  W fizjologicznym pH Asp, Glu, Lys i Arg będą zawierać naładowane łańcuchy boczne.Pojedyncze konserwatywne zastąpienie, takie jak zastąpienie Ala przez Gly lub dodanie polarnych aminokwasów do N- lub C-końca może poprawić rozpuszczalność.

Stabilność sekwencji peptydu

Istnieje kilka strategii poprawy stabilności peptydu, co doprowadzi do wyższej czystości i optymalnej rozpuszczalności. Skład aminokwasowy sekwencji peptydu wpływa na ogólną stabilność i należy wziąć pod uwagę następujące scenariusze:

1. Wiele aminokwasów Cys, Met lub Trp może być trudnych do uzyskania w wysokiej czystości, częściowo ze względu na podatność na utlenianie i/lub reakcje uboczne.

TIP: Wybierz sekwencje, które minimalizują te reszty lub wybierz konserwatywne zamienniki dla tych aminokwasów.Norleucyna może zastąpić Met, a Ser może być mniej reaktywnym zamiennikiem Cys.  Jeśli projektowane są nakładające się peptydy z sekwencji białka, przesunięcie punktu początkowego każdego peptydu może również stworzyć lepszą równowagę między hydrofobowymi i hydrofilowymi resztami aminokwasowymi.

2. N-końcowy Gln (Q) jest niestabilny i może cyklizować do piroglutaminianu, gdy jest wystawiony na działanie kwaśnych warunków rozszczepiania.

TIP: Zmień N-koniec sekwencji lub zastąp ten aminokwas.

3. Asparagina (N) ma grupę ochronną, która jest trudna do usunięcia po umieszczeniu na N-końcu sekwencji peptydowej.

TIP: Usuń Asn w tym miejscu, zastąp innym aminokwasem lub wydłuż peptyd o jedną resztę aminokwasową.

4. Wiele prolin (P) lub sąsiadujących seryn (S)  w sekwencji może skutkować produktem o niższej czystości lub zawierającym wiele produktów delecji. Wiele prolin może również ulegać izomeryzacji cis/trans, co skutkuje pozornie niższą czystością produktu.

5. Tworzenie się arkuszy beta jest niepokojące, ponieważ powoduje niepełną solwatację rosnącego łańcucha peptydowego i skutkuje większą częstością występowania sekwencji delecyjnych w produkcie końcowym.

TIP: Unikaj sekwencji zawierających wiele lub sąsiadujących Val, Ile, Tyr, Phe, Trp, Leu, Gln i Thr. Przełam wzorzec, dokonując konserwatywnych zamian, na przykład wstawiając Gly lub Pro co trzecią resztę, zastępując Gln przez Asn lub zastępując Thr przez Ser.