科研人必看：多肽、蛋白质、重组蛋白分不清？ 应用场景有哪些？定制如何选？_MedChemExpress (MCE)

Section.01多肽 VS 蛋白质 VS 重组蛋白多肽、蛋白质和重组蛋白本质上都是由氨基酸组成的生物大分子三者的主要区别在于分子大小、折叠结构以及生产方式弄清区别只是第一步。在实际应用中抗体筛选、靶点验证、药物递送等场景经常需要特定序列的多肽或非天然来源的重组蛋白。这时候成品库里的选项远远不够。于是您需要选择「多肽 重组蛋白定制服务」。Section.02多肽定制一、什么是多肽定制多肽定制是的在科研研究中有时要根据具体需求如特定的氨基酸序列、分子量、纯度和修饰方式等利用化学或生物技术人工合成特定的多肽也就是多肽定制。二、为什么要定制多肽当然是因为有需求比如(1)高度个性化目录产品多肽无法满足实验需求定制可以贴合实验需求进行设计甚至加入同位素标记、荧光标记 (如 FITC、Cy3) 等特殊基团以追踪细胞内反应。(2)提高稳定性与活性可通过特殊的化学修饰 (如 N 端乙酰化、C 端酰胺化、环化) 来抵抗生物体内酶的降解增强药效或生物利用度。(3)结构与功能研究用于抗体制备、受体研究、多肽文库筛选以及酶活性位点的探索。(4)新药与功能性产品开发用于开发多肽相关药物等。图 1. 多肽定制的常见类型。接下来我们梳理几种常见的多肽定制场景结合文献应用帮助大家更好地选择~场景一 荧光标记肽荧光标记肽是应用非常广泛的功能化多肽通过在多肽的 N 端、C 端或特定位点偶联 FAM、FITC、Cy5、TAMRA 等荧光染料实现对多肽或多肽识别分子在细胞、组织、活体中的动态追踪。相比传统放射性标记荧光标记具有操作更安全、成像更直观、适用于活细胞实验等优势被广泛用于受体结合、细胞摄取等研究领域。需要注意的是荧光团类型与标记位点会直接影响多肽的受体结合能力与生物学功能甚至导致活性显著下降或完全丧失如下这篇文献探究了不同荧光团标记 Substance P 后多肽与受体结合的活性差异。在进行荧光标记肽的设计时大家也应该参考文献报道和活性区域进行选择。图 2. 不同荧光团标记 Substance P 在 CHO 细胞中的成像图[1]。(A) Alexa 488-SP, (B) BODIPY Fl-SP, (C) fluo-rescein-SP, (D) Oregon Green 488-SP, (E) tetramethylrhodamine-SP, (F) PBS除了单荧光标记肽基于荧光团/淬灭基团标记 FRET 多肽则通过巧妙的设计将分子水平的酶活响应和结构变化结构变化转化为荧光信号的输出提供了灵敏、快速的检测工具。场景二脂肪酸修饰肽脂肪酸修饰是目前应用最成熟的长效化多肽修饰策略通过引入棕榈酸、硬脂酸等疏水链使多肽能够与血清白蛋白发生可逆结合从而显著降低肾清除率并延长体内停留时间。在 GLP-1 类似物中脂肪酸修饰肽已经多次优化并获得了临床的成功应用。Liraglutide 通过在 Lys26 位连接棕榈酸 (C16)使其与白蛋白高亲和结合从而将天然 GLP-1 约 2 分钟的半衰期延长至约 13 小时实现每日给药。在此基础上进一步优化的 Semaglutide 则采用 C18 脂肪二酸结合改造使其半衰期延长至约一周支持每周一次给药方案。图 3. 脂肪酸修饰的生物学价值延长半衰期、降低免疫原性细胞内摄取及跨上皮屏障递送[2]。场景三同位素标记肽同位素标记肽是目前蛋白质组学与定量分析中最标准化的一类多肽定制形式其核心是通过引入 13C、15N 或 2H 等稳定同位素在质量数上构建“重/轻肽对”从而在 LC-MS/MS 体系中实现高精度绝对定量或相对定量分析。典型策略包括 AQUA (Absolute Quantification) 肽即在已知浓度基础上合成稳定同位素标记肽作为内标用于目标蛋白或修饰肽的精确定量分析。在实际应用中同位素标记肽被广泛用于靶向蛋白定量 (SRM/MRM/PRM)、生物标志物验证以及信号通路定量分析。例如在膜蛋白与 GPCR 研究中通过向样品中加入已知浓度的重标记肽标准可以直接计算内源肽的绝对含量从而避免传统抗体法带来的批次差异与交叉反应问题。同时由于重标记与天然肽在化学性质上几乎一致 (仅质量差异)两者在色谱行为和离子化效率上具有高度一致性使其成为定量体系中最可靠的内部参照物之一。场景四点击化学修饰肽点击化学修饰肽是近年来发展非常迅速的一类功能化多肽定制策略其核心是利用叠氮 (–N3) 与炔基 (–C≡C) 等生物正交反应基团在温和条件下实现高选择性偶联从而将荧光团、小分子药物或纳米材料精准与多肽偶联。点击化学本质上属于“模块化连接策略”其优势不仅在于反应效率高更重要的是可以实现不同功能模块 (靶向肽、成像基团、药物载荷) 之间的快速组合因此点击化学修饰已成为 PDC、放射性核素偶联药物以及多功能多肽构建中最常用的偶联方式之一。图 4. 通过点击化学连接寡糖和多肽链的化学结构示例[3]。场景五DSPE-PEG-多肽偶联物DSPE-PEG-多肽偶联物是目前脂质体与纳米递送体系中最常用的表面功能化策略之一其基本结构由疏水性 DSPE 脂质锚定在膜结构中亲水性 PEG 作为柔性间隔臂末端连接靶向多肽从而在保证体系稳定性的同时赋予其特异性识别能力。这类结构被广泛用于靶向脂质体、纳米颗粒及核酸递送体系构建中用于提升体内循环稳定性并实现组织或细胞特异性摄取。在纳米递送体系中DSPE-PEG-多肽偶联物常与细胞穿膜肽 (Cell-Penetrating Peptide, CPP) 协同使用以同时实现体内稳定性与细胞内高效递送例如在其表面引入 TAT 肽构建出 DSPE-PEG–TAT 共修饰纳米载体用于实现肿瘤或组织中的高效细胞摄取与递送。图 5. 转铁蛋白与细胞穿膜肽双功能修饰肽用于体内外递送质粒以治疗阿尔茨海默病[4]。场景六多肽-药物偶联物 (PDC)多肽-药物偶联物 (Peptide-drug conjugate, PDC) 指的是利用具有靶向能力的多肽将小分子药物、毒素、放射性核素或功能分子定向递送至目标组织。相比传统化疗药物PDC 通常具有更好的靶向性和相对较低的毒副作用而相比抗体-药物偶联物 (Antibody-drug conjugate, ADC)PDC 具有分子量小、化学合成灵活易变的优势。图 6. PDC 药物结构示意图[5]。已获批上市的 Lutathera (177Lu-DOTATATE) 通过将生长抑素类似物与 Lu-177 偶联实现神经内分泌肿瘤的靶向放疗而 ANG1005 则由三个紫杉醇分子与 Angiopep-2 肽段共价连接组成通过低密度脂蛋白受体相关蛋白运输系统穿越血脑屏障用于脑肿瘤的研究与治疗。Section.03重组蛋白定制蛋白质可以分为传统天然蛋白质和重组蛋白两大类。传统天然蛋白质是直接从动植物组织或微生物中提取获得 (如大豆蛋白、乳清蛋白、胶原蛋白)属于自然界中原本就存在的形式保留了完整的天然结构与复杂的翻译后修饰 (如糖基化)。重组蛋白是利用基因工程技术将目的基因导入宿主细胞 (如大肠杆菌、酵母菌或哺乳动物细胞) 中进行发酵表达而生产的蛋白质。不仅能生产天然存在的蛋白质还可以通过改造氨基酸序列来增强特定功能。具有纯度高、批次稳定、安全性好及易于规模化制备的优势。主要用于生产重组人胰岛素、细胞因子、单克隆抗体等靶向药物。1982 年重组人胰岛素 (Humulin优泌林) 被 FDA 批准为首个重组蛋白药物。图 7. MCE 重组蛋白定制基本流程。常见重组蛋白类型『五大表达系统』不同表达系统各有特点可以根据蛋白特性和后续应用灵活匹配。大肠杆菌表达经济、高产、快速适合结构相对简单的细菌蛋白、抗原、酶类等是性价比最高的选择。大肠杆菌无细胞表达体外合成无需活细胞培养特别适合对宿主有毒性的蛋白以及多次跨膜蛋白可添加去垢剂维持膜蛋白溶解状态。酵母细胞表达低成本的真核表达平台具备一定的翻译后修饰能力适合分泌蛋白及小分子蛋白。哺乳动物细胞表达最接近天然状态的表达平台提供完整的人源化翻译后修饰 (如糖基化、磷酸化)适合重组抗体、细胞因子等需要复杂修饰的蛋白。昆虫细胞表达基因承载容量大支持大分子量蛋白和激酶的表达。『多种融合标签』标签的选择直接影响纯化效率和下游应用MCE 支持多种融合标签可根据实验需求灵活搭配。常规纯化标签His 标签 (镍柱纯化分子量小)、GST 标签 (Glutathione 亲和纯化兼具促溶作用)、Fc 标签 (Protein A/G 亲和纯化适合免疫相关实验)、Flag 标签 (Anti-FLAG 亲和凝胶纯化温和洗脱保持活性)、Strep 标签 (Strep-Tactin 亲和纯化高纯度需求优选)促溶标签MBP、SUMO、GST 等可显著提高难表达蛋白的可溶性功能标签Avi 标签 (常用于定点生物素化)、GFP (荧光标记用于蛋白定位示踪)无标签蛋白如需天然构象或去除标签干扰MCE 也支持无标签蛋白制备『定制需求』膜蛋白拥有三大膜蛋白表达技术平台包括去垢剂平台 (基于哺乳动物细胞表达系统)、纳米盘 (Nanodisc) 技术平台和病毒样颗粒 (VLPs) 技术平台通过为膜蛋白提供模拟天然脂质环境有效维持其天然构象与生物活性。生物素化标记通过随机标记或者 Avi 定点生物素化适用于蛋白相互作用研究荧光标记融合 GFP、mCherry 等荧光蛋白或化学标记 FITC、Cys 系列染料用于细胞成像及示踪实验包涵体复性对于原核系统中形成包涵体的蛋白可提供变复性服务筛选最优复性条件尽可能恢复蛋白活性突变体及截短体点突变、结构域删除、截短体等均可按需构建并表达纯化无论您的目标是基础研究 (如结构生物学、功能机制)、药物发现 (如抗体筛选、靶点验证)还是诊断试剂开发MCE 都能为您匹配最合适的表达方案从基因到蛋白一站式交付。案例分享『无细胞表达』▶解决高疏水跨膜蛋白难题难点人源 SLC7A11 蛋白含 12 次跨膜结构表达量低、可溶性差纯化困难制备采用大肠杆菌无细胞体系通过添加 DNA 模板、细胞抽提物及其他原料实现蛋白的体外合成利用 Brij78、FOS12、DDM 等去垢剂能够有效促进膜蛋白溶解维持其天然构象。图 8. 纯化结果图和活性验证图。『昆虫细胞表达』▶攻克超大分子量蛋白制备项目难点人源 HLTF 蛋白分子量高达 115 kDa大分子蛋白分泌困难、表达量低纯化难度大制备采用杆状病毒介导昆虫细胞表达迭代优化 P0-P2 代病毒通过结合亲和、离子交换、疏水及分子筛等多种层析方法纯化目的蛋白。图 9. 纯化结果图。参考文献[1] Simmons MA, et al. Analysis of fluorescently labeled substance P analogs: binding, imaging and receptor activation. BMC Chem Biol. 2001;1(1):1.[2] Lynch MD, et al. A review of lipidation in the development of advanced protein and peptide therapeutics. J Control Release. 2019 Feb 10;295:1-12.[3] Danishefsky SJ, et al. A potentially valuable advance in the synthesis of carbohydrate-based anticancer vaccines through extended cycloaddition chemistry. J Org Chem. 2006 Oct 13;71(21):8244-9.[4] Singh J, et al. Synthesis and Characterization of Transferrin and Cell-Penetrating Peptide-Functionalized Liposomal Nanoparticles to Deliver Plasmid ApoE2 In Vitro and In Vivo in Mice. Mol Pharm. 2025 Jan 6;22(1):229-241.[5] Bugatti K. A Brief Guide to Preparing a Peptide-Drug Conjugate. Chembiochem. 2023 Sep 1;24(17):e202300254.