众所周知,蛋白质 是一切生物细胞中最重要的有机物质之一,是细胞结构中最重要的物质。不同蛋白质的存在构成了生命的多样性。如最大量的一类蛋白质是酶,它是生物代谢的推动者;结构蛋白构筑了生物的机体,而机体的运动又是由肌动蛋白和肌球蛋白来推动的;运载蛋白把氧、药物、营
养因子、金属离子等多种物质运送到机体的各部分,同时把代谢产物运出体外;营养蛋白就像仓库,贮存了大量营养以备人体不时之需。
所有的生物,从最简单的病毒到最高级的人类,它们千变万化的蛋白质都是由相同的20种氨基酸 组成,也就构成了千姿百态的蛋白质世界。生物学在对蛋白质的深入研究过程中,发现一类由氨基酸构成但又不同于蛋白质的中间物质,这类具有蛋白质特性的物质被称作多肽 。生物化学家给多肽的简单定义:氨基酸能够彼此以酰胺键(也称肽键)相互连接的化合物称作肽。一种肽含有的氨基酸少于10个就被称为寡肽,超过的就称为多肽。氨基酸为50多个以上的多肽称为蛋白质。可见蛋白质 工程从某种意义上讲就是研究多肽。
1、多肽与蛋白质
多肽和蛋白质只有肽链长短之别,二者间没有严格的区分。蛋白质在由氨基酸构成的时候,是一个立体的多维结构,其中有一条主骨架,这个主骨架就是多肽链(也称主链)。因此,任何一种蛋白质和其对应的多肽 主链的原子是相同的,而侧链就不完全相同。
多肽与蛋白质功能有些不同,首先多肽是体现信息的使者,以引起各种各样的生理活动和生化反应的调节。1952年,年轻的生物化学家StanleyCohen在研究将肉瘤植入小鼠胚胎中时,发现小鼠交感神经纤维生长加快,神经节明显增大这一现象。至此,相当长一段时间认为是核酸的作用。直到1960年才发现是一种类似于蛋白质的物质即多肽在起作用,并称之为神经生长因子(NGF)。
其次,多肽生物活性高,1×10-7mol/L就可以发挥活性,就是说1mL的多肽用一火车皮的水来溶解都仍然具有活性。如1928年发现的胆囊收缩素(CCK),在千万分之一含量的情况下仍然对胆总管有明显的收缩作用。
其三,分子小,易于结构改造,相对于蛋白质而言较易人工化学合成。被称之为中国生化第一技术的人工合成胰岛素就是一种51肽。
其四,可以透过多肽的片断来深入研究蛋白质的性质,并且为改变和合成新的蛋白质提供基础材料。
2、多肽的世界
1986年的诺贝尔生理学奖颁给了发现多肽生长因子(NGF)的StanleyCohen,表彰他为基础科学研究开辟了一个具有广泛重要性的新领域。
多肽是涉及生物体内各种细胞功能的生物活性物质。自从生物化学家用人工方法合成多肽40多年以来,伴随着分子生物学、生物化学技术的飞速发展,多肽 的研究取得了惊人的、划时代的进展。人们发现存在于生物体的多肽已有数万种,并且发现所有的细胞都能合成多肽。同时,几乎所有细胞也都受多肽调节,它涉及激素、神经、细胞生长和生殖等各个领域。今后相当一段时间,人类对于多肽的研究和应用将出现一个辉煌的时期,所以说21世纪是一个多肽的世界。
神经系统中,神经肽是人和动物生长和激素调节的重要物质。例如:P物质能兴奋平滑肌和由于舒张血管而降低血压;神经紧张肽(NT)能降低血压,对肠和子宫还具有收缩作用,它能在不影响生长激素或促甲状腺素释放的情况下增加LH和FSH的分泌;内啡肽与脑啡肽的衍生物有着很强的镇痛作用;1975年Monnier发现的催眠肽(DSIP)是唯一没有副作用的多肽,在高节律、高度紧张的社会中,睡眠不正常人群正在扩大,DSIP将是最好的选择。
在人体其他系统,多肽同样发挥着巨大的作用:促甲状腺素释放激素(TRH)是一种能促进产妇乳汁分泌的多肽。促性腺激素(LHRH)是一种能刺激女性器官中的黄体分泌,引起排卵并促进雌性激素合成的多肽。
能治疗糖尿病、胃溃疡、胰腺炎的多肽是一种环状的14肽(SST)。生长激素(STH)或人体生长激素(HGH)是一种线型多肽,能治疗侏儒症。发现于70年代的ACTH是24肽,在治疗风湿关节病、支气管哮喘和肾病中都有相当的价值。