生物活性小肽的研究进展

Vol．41 No．11（2010）ZHEJIANG CHEMICAL INDUSTRY 收稿日期：2010-09-25 基金项目：浙江省科技攻厅资助项目（2007C21156） 作者简介：李蒙(1985-),男，湖北秭归人，硕士研究生，专业方向：化学制药。 生物活性小肽的研究进展 李 蒙 江秀梅 钟光祥 (浙江工业大学药学院，浙江 杭州 310032) 摘 要：生物活性小肽是生物活性好、利用率较高的一类蛋白质。本文详细总结了部分效果明显 的活性小肽的来源、功能和典型的合成路线。 关键词： 小肽;功能;合成;研究进展 文章编号:1006- 4184（2010）11- 0008- 05 小肽也称寡肽、微肽、短肽，一般由 2~3 个氨基 酸组成。蛋白质在消化道中的最终消化产物大部分 是小肽而非游离氨基酸，小肽能完整地被吸收并以 二、三肽形式进入血液循环，它们在蛋白质营养中 有着重要的作用。目前，已有部分小肽类化合物被 应用于医药、化妆品、保健品、调味品、动物饲料添 加剂等领域 [1]，而且其需求量也越来越大。为满足社 会需求、降低产品成本，通过化学法生产小肽的研 究日益增多。 本文综述了近年来比较热门的部分小肽的来 源、功能，并重点介绍了典型的合成方法。 1 二肽 二肽是最简单的肽， 对其研究也比较的深入， 其应用也相当的广泛。 1.1 L-肌肽（carnosine） L-肌肽(CAS：305-84-0)是由 β-丙氨酸和 L-组 氨酸构成的内源性二肽， 最早于 1900 在脊椎动物 受神经支配的组织中被发现 [2]，随后在人及动物的 其他组织部位也有发现。 肌肽可作为治疗白内障、 动脉粥样硬化、肾衰竭，老年性痴呆症等疾病的药 物，它还具有抗衰老、抗氧化的作用，也被应用于饲 料添加剂和食品贮存的添加剂[3]。 L-肌肽的合成方法大致有三类。 第一类：β-丙 氨酸的氨基保护、羧基活化，组氨酸未修饰，适当条 件两者反应，然后脱掉保护基的方法；第二类：β-丙 氨酸的氨基保护、羧基活化，组氨酸羧基甲酯化，适 当条件二者反应，脱掉保护基；第三类：β-丙氨酸前 体，适当条件与组氨酸反应，基团转变成肌肽。前两 类合成有些步骤比较简短，但其成本很高，且也不 太适合工业化生产。第三类合成方法可以把 β-丙氨 酸做成成本相对低的前体再与组氨酸缩合反应，其 操作简单，原料也易得，适合工业化生产[4]。 钟光祥等人 [5]采用第三类合成方法，其研究的 合成路线简单、原料成本低、且有利于环保，产物收 率较高。其制备工艺如下： 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 酸和谷氨酸组成的二肽化合物，它的主要作用是作 为谷氨酰胺(Gln)前体，为机体提供 Gln。因为 Gln 是 肠道必需氨基酸， 肠粘膜细胞氧化的重要燃料，如 果肠粘膜缺乏 Gln将严重损伤肠屏障功能， 引发创 伤性休克及化疗应激时的加重损害，导致肠粘膜萎 8- - 2010年第 41卷第 11期 《 浙 江 化 工 》 缩、肠道细菌移位，甚至促发脓毒症和多器官功能 不全 [6]。然而，Gln 性质不稳定，不能耐高温消毒，因 此一般无法加工成 Gln 制剂而应用。 但 Ala-Gln 作 为 Gln 代谢前体，溶解度高，性质较 Gln 稳定，能耐 受热灭菌，在体内数分钟即分解出 Gln，能部分补偿 肠道所需 Gln，是 Gln的理想替代物[7]。 十几年来的研究 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明：Ala-GIn 在创伤、 感染、 危重患者、免疫调节、骨髓移植、肝移植，小肠移植 等多种疾病的治疗中证实了其功能[8-10]。另外它还可 配合 5-氟尿嘧啶等药物进行使用 [11]。赵玉芬院士研 究组对其做了详细的研究，申请了新药证书，并完 成了产品的中试生产[12]。 张锡芬 [13]的研究合成路线是非常典型的，该工 艺路线简单，成本低，单步收率高达 94.7%，光学纯 度为 99.8%。其制备工艺如下： 1.3 阿斯巴甜（AMP）及纽甜（NTM） 阿斯巴甜（L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸甲酯，CAS： 22839-47-0）于 1965 年被偶然发现具有甜味之后， 从此就揭开了二肽甜味剂的研究序幕。此后，研究 人员们就以阿斯巴甜为模型， 研究了 1000 多种与 之相关的二肽及二肽衍生物，以期获得效果更好的 甜味剂 [14]。包括以后由法国学者研究合成的纽甜 （N-[N-(3,3-二甲基丁基)-L-α-天门冬氨酰]-L-苯 丙氨酸-1-甲酯，CAS：165450-17-9），其甜度大约是 蔗糖的 7000～13000倍，是阿斯巴甜的 30～60倍。 NTM 的稳定性优于阿斯巴甜，使用成本也大大 低于阿斯巴甜。NTM 是迄今为止世界上最甜的合成 甜味剂，也是世界上最安全、口味最接近蔗糖的甜 味剂，问世以来深受世界食品界的关注，其效果相 当显著，并应用于很多方面[15]。 由于二肽甜味剂具有其独特的特点，如稳定性 好、运用范围广等，在市场上占据着相当大的份额。 以此为启发， 我们可以从阿斯巴甜衍生物出发，对 其结构进行剖析，以期开发出更高效的甜味剂。 Frederic 等人[16]的 AMP 合成路线是先分别对羧 基、氨基进行保护，再缩合，最后脱保护而得到。该 发明克服了前人技术中的不足，其总收率为 40%。其 制备工艺如下： 1.4 N-乙酰天门冬氨酰-谷氨酸（NAAG） N-乙酰天门冬氨酰-谷氨酸 (CAS：3106-85-2) 是哺乳动物脑组织内一种含量很高、且分布特异的 神经二肽，具有重要的生理学和药学价值。近年来， 随着对神经肽的深入研究， 发现：NAAG 可被 N-乙 酰化的 α-连接的酸性二肽酶 (NAALAD) 分解得到 N-乙酰天门冬氨酸和 L-谷氨酸[17]；其在下丘脑中含 有的量低于中脑、脑桥和脊髓，可存在于脑内某些 感觉和运动系统中，在兴奋性神经传递过程中起神 经递质或调节的功能；在视觉和嗅觉系统中存在较 多 NAAG反应细胞和纤维；在治疗阿尔茨海默氏症、 帕金森症、肌萎缩侧索硬化症、亨廷顿氏病、精神分 裂症等疾病上有一定的药学作用，同时可以有效促 进脑功能恢复 [18]，在治疗视神经炎及视神经萎缩方 面也有一定的作用 [19]。NAAG 其作用机制还需进一 步研究，以便早日实际应用于医药、保健等领域。 郑岚等人 [20]的研究合成路线步骤简单，但其部 分原料昂贵和对环保不利，为了工业化生产，我们 还需做大量的研究。其制备工艺如下： 9- - Vol．41 No．11（2010）ZHEJIANG CHEMICAL INDUSTRY 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 个氨 基酸组成的序列肽，是近几年来发现的具有高生物 活性的短肽序列之一。RGD 最早由 Yamada 等在纤 维连接蛋白中发现的。RGD 序列肽能够竞争性抑制 包括纤维连接蛋白在内的各种粘附蛋白与血小板 的结合，从而抑制了纤维连接蛋白与血小板的结合[21]， 因此在未来的临床应用中，具有较好的前景。研究 还发现 RGD 序列肽在内皮细胞的识别、抗血栓、抗 血凝、抑制肿瘤、眼科诊治、治疗烧伤和皮肤溃疡等 方面具有重要的作用[22-23]。 有关 RGD 的合成非常多，其路线也相当成熟。 Bader 等人 [24]最新研究的合成路线，该路线短，操作 也简便，具有较好的工业应用前景。其制备工艺如 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 及甘氨酸组成 ， 于 1888 年法国科学家 Derey - Pailhade 首先在酵母抽提物中发现。GSH 是一种具 有重要生理功能的天然活性肽。在机体中大量存在， 而起主要作用的是还原型谷胱甘肽。 它在医药领域应用相当的广泛， 如有抗癌、解 毒、保护肝脏，清除自由基等功能；同时它在食品工 业方面也有相当的作用：可作为食品添加剂强化食 品风味和延长货架期，在酸奶中它能作为抗氧剂起 稳定质量的作用等等[25]。另外，它对神经元兴奋性中 毒也有缓解作用，也可以缓解恶性肿瘤患者化疗所 致的毒副反应 [26-27]；可以作为治疗白内障及控制角 膜和视网膜等眼部疾病、糖尿病神经病变、糖尿病 肾病、糖尿病脂肪肝等并发症的药物 [28-29]；它还可以 减轻病毒性肝炎、肝炎肝硬化以及药物性肝损伤症 状[30]；还具有抗艾滋病病毒的功效[31-32]。 周佳栋等人 [33]的研究合成工艺路线，该工艺原 子经济性好，部分昂贵试剂可回收，其收率也高达 87%。其制备工艺如下： 10- - 2010年第 41卷第 11期 《 浙 江 化 工 》 2.3 酪丝亮肽（YSL）和酪丝缬肽（YSV） 酪丝亮肽（CAS：138168-48-6）是由 L-酪氨酰- L-丝氨酰-L-亮氨酸组成的， 是从动物脾脏酶解提 取物中分离得到的，是中国新近研发并具有自主知 识产权的三肽化合物。YSL 经研究发现其具有明显 抗肿瘤作用，且安全性评价研究结果表明酪丝亮肽 无明显毒副作用 [34]。不过其抗肿瘤作用机制尚需进 一步研究。 酪丝缬肽 (CAS：154039-16-4)对 Lewis 肺癌和 人体肺癌 A549 有较好的疗效 [35]，同时 YSV 可以对 多药、耐药起到调节作用，其作用机制是：YSV 能逆 转多药、耐药相关联的，并与向下的多药、耐药基因， 表达调控 LRP 和 MRP1 的基因， 并可跨膜调控 P- 糖蛋白的活性 [36]。它还对人肝癌裸鼠移植瘤基因表 达谱有影响[37]。以上两者的注射液已进入临床研究。 2.4 囊素三肽（bursin，BS） 囊素三肽最早 1621 年就被发现了， 是从禽类 的法氏囊中最先发现的一种活性三肽，化学构成为 L-Lys-His-Gly-NH2，其组成比例 1:0.9:1:0.8。近 400 年的研究发现它与免疫有着不可分的关系，并在抗 肿瘤方面也有一定的功效，另外还有一定的体重增 重效果。 由于前两种功效都是当今迫切需求的，所 以对囊素三肽的研究任重道远[38]。 3 结束语 目前，除了部分小肽本身有其医药、食品等功 效外， 其他小肽也可作为一些药物的修饰结构，从 而可以减小毒副作用，提高药物吸收和药效利用率[39]。 虽然活性小肽具有多种生物活性， 且高效、安 全，但由于纯品功能性短肽的生产成本过高，无法 广泛地应用到食品及医药领域中，因此通过化学合 成和生物转化等手段开发出新的、高效的产品路线 已经势在必行。 总之，活性小肽是一类非常奇特的物质，期待 我们共同努力去开发利用它。 致谢 本项目得到了浙江省科技厅的资助（2007C21156），在 此深表感谢！ 参考文献： [1] 张宇昊, 王强. 功能性短肽的研究进展[J]. 中国油脂, 2007, 32(2): 69-73. 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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) Abstract: 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. Key words: small peptide; functional; synthesis; research progress 12- -