生物活性小肽的研究進(jìn)展

李蒙 江秀梅 鐘光祥

(浙江工業(yè)大學(xué)藥學(xué)院，浙江杭州310032)

生物活性小肽的研究進(jìn)展

李蒙 江秀梅 鐘光祥

(浙江工業(yè)大學(xué)藥學(xué)院，浙江杭州310032)

生物活性小肽是生物活性好、利用率較高的一類蛋白質(zhì)。本文詳細(xì)總結(jié)了部分效果明顯的活性小肽的來源、功能和典型的合成路線。

小肽;功能;合成;研究進(jìn)展

本文綜述了近年來比較熱門的部分小肽的來源、功能，并重點介紹了典型的合成方法。

1 二肽

二肽是最簡單的肽，對其研究也比較的深入，其應(yīng)用也相當(dāng)?shù)膹V泛。

1.1 L-肌肽（carnosine）

L-肌肽(CAS：305-84-0)是由β-丙氨酸和L-組氨酸構(gòu)成的內(nèi)源性二肽，最早于1900在脊椎動物受神經(jīng)支配的組織中被發(fā)現(xiàn)[2]，隨后在人及動物的其他組織部位也有發(fā)現(xiàn)。肌肽可作為治療白內(nèi)障、動脈粥樣硬化、腎衰竭，老年性癡呆癥等疾病的藥物，它還具有抗衰老、抗氧化的作用，也被應(yīng)用于飼料添加劑和食品貯存的添加劑[3]。

L-肌肽的合成方法大致有三類。第一類：β-丙氨酸的氨基保護(hù)、羧基活化，組氨酸未修飾，適當(dāng)條件兩者反應(yīng)，然后脫掉保護(hù)基的方法；第二類：β-丙氨酸的氨基保護(hù)、羧基活化，組氨酸羧基甲酯化，適當(dāng)條件二者反應(yīng)，脫掉保護(hù)基；第三類：β-丙氨酸前體，適當(dāng)條件與組氨酸反應(yīng)，基團(tuán)轉(zhuǎn)變成肌肽。前兩類合成有些步驟比較簡短，但其成本很高，且也不太適合工業(yè)化生產(chǎn)。第三類合成方法可以把β-丙氨酸做成成本相對低的前體再與組氨酸縮合反應(yīng)，其操作簡單，原料也易得，適合工業(yè)化生產(chǎn)[4]。

鐘光祥等人[5]采用第三類合成方法，其研究的合成路線簡單、原料成本低、且有利于環(huán)保，產(chǎn)物收率較高。其制備工藝如下：

1.2 丙氨酰-谷氨酰胺（Ala-Gin）

丙氨酰-谷氨酰胺（CAS：39537-23-0）是由丙氨酸和谷氨酸組成的二肽化合物，它的主要作用是作為谷氨酰胺(Gln)前體，為機(jī)體提供Gln。因為Gln是腸道必需氨基酸，腸粘膜細(xì)胞氧化的重要燃料，如果腸粘膜缺乏Gln將嚴(yán)重?fù)p傷腸屏障功能，引發(fā)創(chuàng)傷性休克及化療應(yīng)激時的加重?fù)p害，導(dǎo)致腸粘膜萎縮、腸道細(xì)菌移位，甚至促發(fā)膿毒癥和多器官功能不全[6]。然而，Gln性質(zhì)不穩(wěn)定，不能耐高溫消毒，因此一般無法加工成Gln制劑而應(yīng)用。但Ala-Gln作為Gln代謝前體，溶解度高，性質(zhì)較Gln穩(wěn)定，能耐受熱滅菌，在體內(nèi)數(shù)分鐘即分解出Gln，能部分補(bǔ)償腸道所需Gln，是Gln的理想替代物[7]。

十幾年來的研究表明：Ala-GIn在創(chuàng)傷、感染、危重患者、免疫調(diào)節(jié)、骨髓移植、肝移植，小腸移植等多種疾病的治療中證實了其功能[8-10]。另外它還可配合5-氟尿嘧啶等藥物進(jìn)行使用[11]。趙玉芬院士研究組對其做了詳細(xì)的研究，申請了新藥證書，并完成了產(chǎn)品的中試生產(chǎn)[12]。

定 理 當(dāng)0<η>η

張錫芬[13]的研究合成路線是非常典型的，該工藝路線簡單，成本低，單步收率高達(dá)94.7%，光學(xué)純度為99.8%。其制備工藝如下：

1.3 阿斯巴甜（AMP）及紐甜（NTM）

阿斯巴甜（L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸甲酯，CAS：22839-47-0）于1965年被偶然發(fā)現(xiàn)具有甜味之后，從此就揭開了二肽甜味劑的研究序幕。此后，研究人員們就以阿斯巴甜為模型，研究了1000多種與之相關(guān)的二肽及二肽衍生物，以期獲得效果更好的甜味劑[14]。包括以后由法國學(xué)者研究合成的紐甜（N-[N-(3,3-二甲基丁基)-L-α-天門冬氨酰]-L-苯丙氨酸-1-甲酯，CAS：165450-17-9），其甜度大約是蔗糖的7000～13000倍，是阿斯巴甜的30～60倍。

NTM的穩(wěn)定性優(yōu)于阿斯巴甜，使用成本也大大低于阿斯巴甜。NTM是迄今為止世界上最甜的合成甜味劑，也是世界上最安全、口味最接近蔗糖的甜味劑，問世以來深受世界食品界的關(guān)注，其效果相當(dāng)顯著，并應(yīng)用于很多方面[15]。

由于二肽甜味劑具有其獨特的特點，如穩(wěn)定性好、運用范圍廣等，在市場上占據(jù)著相當(dāng)大的份額。以此為啟發(fā)，我們可以從阿斯巴甜衍生物出發(fā)，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行剖析，以期開發(fā)出更高效的甜味劑。

Frederic等人[16]的AMP合成路線是先分別對羧基、氨基進(jìn)行保護(hù)，再縮合，最后脫保護(hù)而得到。該發(fā)明克服了前人技術(shù)中的不足，其總收率為40%。其制備工藝如下：

1.4 N-乙酰天門冬氨酰-谷氨酸（NAAG）

N-乙酰天門冬氨酰-谷氨酸 (CAS：3106-85-2)是哺乳動物腦組織內(nèi)一種含量很高、且分布特異的神經(jīng)二肽，具有重要的生理學(xué)和藥學(xué)價值。近年來，隨著對神經(jīng)肽的深入研究，發(fā)現(xiàn)：NAAG可被N-乙?；摩?連接的酸性二肽酶 (NAALAD)分解得到N-乙酰天門冬氨酸和L-谷氨酸[17]；其在下丘腦中含有的量低于中腦、腦橋和脊髓，可存在于腦內(nèi)某些感覺和運動系統(tǒng)中，在興奮性神經(jīng)傳遞過程中起神經(jīng)遞質(zhì)或調(diào)節(jié)的功能；在視覺和嗅覺系統(tǒng)中存在較多NAAG反應(yīng)細(xì)胞和纖維；在治療阿爾茨海默氏癥、帕金森癥、肌萎縮側(cè)索硬化癥、亨廷頓氏病、精神分裂癥等疾病上有一定的藥學(xué)作用，同時可以有效促進(jìn)腦功能恢復(fù)[18]，在治療視神經(jīng)炎及視神經(jīng)萎縮方面也有一定的作用[19]。NAAG其作用機(jī)制還需進(jìn)一步研究，以便早日實際應(yīng)用于醫(yī)藥、保健等領(lǐng)域。

鄭嵐等人[20]的研究合成路線步驟簡單，但其部分原料昂貴和對環(huán)保不利，為了工業(yè)化生產(chǎn)，我們還需做大量的研究。其制備工藝如下：

2 三肽

2.1 精氨酰-甘氨酰-天冬氨酸肽(RGD)

精氨酰-甘氨酰-天冬氨酸肽（CAS：99896-85-2)是由精氨酸(Arg)、甘氨酸(Gly)、天冬氨酸(Asp)3個氨基酸組成的序列肽，是近幾年來發(fā)現(xiàn)的具有高生物活性的短肽序列之一。RGD最早由Yamada等在纖維連接蛋白中發(fā)現(xiàn)的。RGD序列肽能夠競爭性抑制包括纖維連接蛋白在內(nèi)的各種粘附蛋白與血小板的結(jié)合，從而抑制了纖維連接蛋白與血小板的結(jié)合[21]，因此在未來的臨床應(yīng)用中，具有較好的前景。研究還發(fā)現(xiàn)RGD序列肽在內(nèi)皮細(xì)胞的識別、抗血栓、抗血凝、抑制腫瘤、眼科診治、治療燒傷和皮膚潰瘍等方面具有重要的作用[22-23]。

有關(guān)RGD的合成非常多，其路線也相當(dāng)成熟。Bader等人[24]最新研究的合成路線，該路線短，操作也簡便，具有較好的工業(yè)應(yīng)用前景。其制備工藝如下：

2.2 谷胱甘肽（GSH）

谷胱甘肽(CAS：70-18-8)是由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸組成，于 1888年法國科學(xué)家 Derey-Pailhade首先在酵母抽提物中發(fā)現(xiàn)。GSH是一種具有重要生理功能的天然活性肽。在機(jī)體中大量存在，而起主要作用的是還原型谷胱甘肽。

它在醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)?shù)膹V泛，如有抗癌、解毒、保護(hù)肝臟，清除自由基等功能；同時它在食品工業(yè)方面也有相當(dāng)?shù)淖饔茫嚎勺鳛槭称诽砑觿?qiáng)化食品風(fēng)味和延長貨架期，在酸奶中它能作為抗氧劑起穩(wěn)定質(zhì)量的作用等等[25]。另外，它對神經(jīng)元興奮性中毒也有緩解作用，也可以緩解惡性腫瘤患者化療所致的毒副反應(yīng)[26-27]；可以作為治療白內(nèi)障及控制角膜和視網(wǎng)膜等眼部疾病、糖尿病神經(jīng)病變、糖尿病腎病、糖尿病脂肪肝等并發(fā)癥的藥物[28-29]；它還可以減輕病毒性肝炎、肝炎肝硬化以及藥物性肝損傷癥狀[30]；還具有抗艾滋病病毒的功效[31-32]。

周佳棟等人[33]的研究合成工藝路線，該工藝原子經(jīng)濟(jì)性好，部分昂貴試劑可回收，其收率也高達(dá)87%。其制備工藝如下：

2.3 酪絲亮肽（YSL）和酪絲纈肽（YSV）

酪絲亮肽（CAS：138168-48-6）是由L-酪氨酰-L-絲氨酰-L-亮氨酸組成的，是從動物脾臟酶解提取物中分離得到的，是中國新近研發(fā)并具有自主知識產(chǎn)權(quán)的三肽化合物。YSL經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)其具有明顯抗腫瘤作用，且安全性評價研究結(jié)果表明酪絲亮肽無明顯毒副作用[34]。不過其抗腫瘤作用機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。

酪絲纈肽(CAS：154039-16-4)對Lewis肺癌和人體肺癌A549有較好的療效[35]，同時YSV可以對多藥、耐藥起到調(diào)節(jié)作用，其作用機(jī)制是：YSV能逆轉(zhuǎn)多藥、耐藥相關(guān)聯(lián)的，并與向下的多藥、耐藥基因，表達(dá)調(diào)控LRP和MRP1的基因，并可跨膜調(diào)控P-糖蛋白的活性[36]。它還對人肝癌裸鼠移植瘤基因表達(dá)譜有影響[37]。以上兩者的注射液已進(jìn)入臨床研究。

2.4 囊素三肽（bursin，BS）

囊素三肽最早1621年就被發(fā)現(xiàn)了，是從禽類的法氏囊中最先發(fā)現(xiàn)的一種活性三肽，化學(xué)構(gòu)成為L-Lys-His-Gly-NH2，其組成比例1:0.9:1:0.8。近400年的研究發(fā)現(xiàn)它與免疫有著不可分的關(guān)系，并在抗腫瘤方面也有一定的功效，另外還有一定的體重增重效果。由于前兩種功效都是當(dāng)今迫切需求的，所以對囊素三肽的研究任重道遠(yuǎn)[38]。

3 結(jié)束語

目前，除了部分小肽本身有其醫(yī)藥、食品等功效外，其他小肽也可作為一些藥物的修飾結(jié)構(gòu)，從而可以減小毒副作用，提高藥物吸收和藥效利用率[39]。

雖然活性小肽具有多種生物活性，且高效、安全，但由于純品功能性短肽的生產(chǎn)成本過高，無法廣泛地應(yīng)用到食品及醫(yī)藥領(lǐng)域中，因此通過化學(xué)合成和生物轉(zhuǎn)化等手段開發(fā)出新的、高效的產(chǎn)品路線已經(jīng)勢在必行。

總之，活性小肽是一類非常奇特的物質(zhì)，期待我們共同努力去開發(fā)利用它。

致謝

本項目得到了浙江省科技廳的資助（2007C21156），在此深表感謝！

[1]張宇昊,王強(qiáng).功能性短肽的研究進(jìn)展[J].中國油脂, 2007,32(2):69-73.

[2]Guhvich V,Amiradgibi S.Uber das Carnosin,eineneue organische Base des Fleischextraktes.Hoppe-Seiler's[J].Physiol. Chem.,1900,33:1902-1903.

[3]沈杰,劉超,陳鈞輝.肌肽在醫(yī)藥方面的研究進(jìn)展[J].中國生化藥物雜志,2008,29(2):134-137.

[4]朱平,宣日成,胡惟孝.L-肌肽的合成進(jìn)展 [J].浙江化工,2008,39(4):13-18.

[5]鐘光祥,朱平,樓良弟，等.一種L-肌肽的制備方法：CN，101671306 A[P].2010-03-17.

[6]魯珍元.谷氨酰胺二肽國內(nèi)外臨床研究綜述[J].生命科學(xué)趨勢,2003,1(4):51-55.

[7]Albers S,Wernerman J,Stehle P,et al.Availability of amino acids supplied intravenously in healthy man as synthetic dipeptides:kinetic evaluation of L-alanyl-L-glutamine and glycyl-L-tyrosine[J].Clinical Science,1988,75(5):463-468.

[8]Menghua L,Niloofar B,Daniel P,et al.Metabolic effects of enteral versus parenteral alanyl-glutamine dipeptide administration in critically ill patients receiving enteral feeding: A pilot study[J].Clinical Nutrition,2008,27(2):297-306.

[9]Qiu Y,Zhu X,Wang W,et al.Nutrition support with glutamine dipeptide in patients undergoing liver transplantation [J].Transplantation Proceedings,2009,41(10):4232-4237.

[10]Perez-Barcena J,Regueiro V,Marse P,et al. Glutamine as a modulator of the immune system of critical care patients:effect on toll-like receptor expression:a preliminary study[J].Nutrition,2008,24(6):522-527.

[11]Braga-Neto Manuel B,Warren Cirle A,Oria Reinaldo B, et al. Alanyl-glutamine and glutamine supplementation improves 5-fluorouracil-induced intestinal epithelium damage in vitro[J].Dig Dis Sci,2008,53(10):2687-2696.

[12]唐果.N(2)-L-丙氨酞-L-谷氨酞胺二肽的合成與反應(yīng)研究[D].廈門大學(xué),2002.

[13]張錫芬.一種L-丙氨酸-L-谷氨酰胺化合物及合成方法:CN,101519428A[P].2009-9-2.

[14]鄭建仙.能型食品甜味劑 [M].北京:中國輕工業(yè)出版社,1997:380-417.

[15]Nofre C,Tinti J,Lyon F.Neotame:discovery, properties,utility[J].Food Chemistry,2000,69(3):245-257.

[16]Frederic V J.Method for solvent-free peptide synthesis,especially dipeptides,by coupling of urethaneprotected amino acid N-carboxyanhydrides with amino acid esters:WO,2008125418A2[P].2008-10-23.

[17]Su X,Jehoon Y,Jun S.Measuring N-acetylaspartate synthesis in vivo using proton magnetic resonance spect roscopy [J].Journal of Neuroscience Methods,2008,172(1):8-12.

[18]Van-Hemelrijck A,Hachimi-Idrissi S,Sarre S,et al. Neuroprotective effect of N-acetyl-aspartyl-glutamate in combination with mild hypothermia in the endothelin-1 rat model of focal cerebral ischemia[J].Journal of Neurochemistry, 2005,95(5):1287-1297.

[19]Leonardi A,Bremond-Gignac D,Bortolotti M,et al.Clinical and biological efficacy of preservative-free NAAGA eye-drops versus levocabastine eye-drops in vernal keratoconjunctivitis patients [J].The British Journal of Ophthalmology, 2007,91(12):1662-1666.

[20]鄭嵐,楊東元,王亞紅,等.神經(jīng)二肽N-乙酰天門冬氨酰谷氨酸的合成[J].化工學(xué)報,2009,60(4):990-994.

[21]Samanen J,Ali F,Romoff T,et al.Development of a small RGD peptide fibrinogen receptor antagonist with potent antiaggregatory activity in vitro [J].JournalofMedicinal Chemistry,1991,34(10):3114-3125.

[22]Sow M,Molla A,Lamaty F,et al.Synthesis of RGD amphiphilic cyclic peptide as fibrinogen or fibrinogen antagonist [J].Letters in Peptide Science,1997,4(6):455-461.

[23]Gibson C,Goodman L,Hahn D,et al.Novel solidphase synthesis of azapeptides and azapeptidoids via fmocstrategy and its application in the synthesis of RGD-mimetics[J]. J Org Chem,1999,64(20):7388-7394.

[24]BaderR A,Weiyuan J.Modulation ofthe Keratinocyte-Fibroblast Paracrine Relationship with Gelatin-Based Semi-interpenetrating Networks Containing Bioactive Factors for Wound Repair[J].Journal of Biomaterials Science, 2009,20(7-8):1005-1030.

[25]賈貞,王丹,游松.谷胱甘肽的研究進(jìn)展[J].陽藥科大學(xué)學(xué)報,2009,26(3):238-242.

[26]Regan R F,Guo Y P.Potentiation of excitotoxic injury by high concentrations of extracellular reduced glutathione[J].Neuroscience,1999,91(2):463-470.

[27]錢屹崟,徐新才,邵利堅,等.還原型谷胱甘肽減輕化療毒副反應(yīng)的療效觀察 [J].現(xiàn)代腫瘤醫(yī)學(xué),2008,16(2): 286-288.

[28]嚴(yán)宏.谷胱甘肽與白內(nèi)障 [J].中華實用眼科雜志, 1998,16(10):578-580.

[29]胡欣.還原型谷胱甘肽與糖尿病 [J].醫(yī)學(xué)綜述, 2006,l2(l6):995-996.

[30]Mattia G,Bravi M C,Laurenti O,et al.Influence of reduced glutathione infusion on glucose metabolism in patients with non-insulin-dependent diabetesmellitus[J].Metabolism, 1998,47(8):993-997.

[31]Ponsoda X,Bort R,Jover R,et al.Increased toxicity of cocaine on human hepatocytes induced by ethanol:role of GSH[J].Biochemical Pharmacology,1999,58(10):1579-1585.

[32]Fraternale A,Paoletti M F,Casabianca A,et al. Inhibition of murine AIDS by pro-glutathione(GSH)molecules [J].Antiviral Research,2008,77(2):120-127.

[33]周佳棟,曹飛,張小龍,等.一種基于共保護(hù)策略合成谷胱甘肽的新方法[J].有機(jī)化學(xué),2009,29(8):1272-1277.

[34]賈晉斌,王文權(quán),林 剛.新型抗癌藥酪絲亮肽和酪絲纈肽的研究進(jìn)展 [J].中國新藥與臨床雜志,2009,28(6): 401-404.

[35]Minna Z,Rong L,Xuchun C,et al.Tyroservatide therapy for tumor growth,invasion and metastasis of Lewis lung carcinoma and human lung carcinoma A549[J].Oncology,2006, 70(6):418-426.

[36]Linxi S,Rui M,Rong L,et al.Reversal effect of tyroservatide (YSV)tripeptide on multi-drug resistance in resistant human hepatocellular carcinoma cell line BEL-7402/ 5-FU[J].Cancer Letters,2008,269(1):101-110.

[37]王松,陸融,朱智形,等.三肽化合物酪絲擷膚對人肝癌裸鼠移植瘤基因表達(dá)譜的影響 [J].腫瘤,2006,26(8): 699-704.

[38]劉國都.活性三肽法氏囊素的液相合成研究[D].西北農(nóng)林科技大學(xué),2007.

[39]趙明,王超,彭師奇.寡肽藥物先導(dǎo)結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)與優(yōu)化[J].北京大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版),2002,35(5):506-512.

Advance of Study on Small Peptide with Biological Activity

LI Meng,JIANG Xiu-mei,ZHONG Guang-xiang
(College of Pharmaceutical Science,Zhejiang University of Technology,Hangzhou 310032,China)

Small biological peptide is a class of proteins with good biological activity and higher utilization. This paper summarizes the source,function and typical synthetic route of some small peptide with obvious biological activity.

small peptide;functional;synthesis;research progress

1006-4184（2010）11-0008-05

2010-09-25

浙江省科技攻廳資助項目（2007C21156）

李蒙(1985-),男，湖北秭歸人，碩士研究生，專業(yè)方向：化學(xué)制藥。