多肽与生物活性肽

（一）多肽与肽键

若干氨基酸通过肽键相连，可生成寡肽与多肽。由20个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽（oligopeptide）；含大于20个氨基酸的肽称为多肽（polypeptide）。多肽链具有方向性，也即有两端，其一端为氨基末端（N－端），另一端为羧基末端（C－端）。肽链中的氨基酸分子因脱水缩合而基团不全，被称为氨基酸残基（residue）。

20世纪30年代末，L．Pauling和R．B．Corey应用X线衍射技术研究氨基酸和寡肽的晶体结构，最终提出了肽单元（peptide unit）的概念。参与肽键的6个原子Cα1、C、O、N、H、Cα2位于同一平面，Cα1和Cα2在平面上所处的位置为反式（trans）构型，此同一平面上的6个原子构成了所谓的肽单元（图1－4）。其中肽键（O =C—N—H）的键长为0．132nm，该键长介于C—N的单键长（0．149nm）与双键长（0．127nm）之间，具有一定程度的双键性能，不能自由旋转。而Cα与N—H和C=O相连的键都是典型的单键，可以自由旋转，Cα与C=O的键旋转角度以ψ表示，Cα与N—H的键角以φ表示。肽单元上Cα原子所连的二个单键的自由旋转角度，决定了两个相邻的肽单元平面的相对空间位置。

图1－4 肽键与肽单元

（二）生物活性肽

体内存在许多具有生物活性的低分子肽，有的仅3肽，有的属寡肽或多肽，在物质代谢调节、神经传导等方面起着重要的作用。

1．谷胱甘肽（glutathione，GSH） GSH是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的3肽，第一个肽键是非α肽键，由谷氨酸γ－羧基与半胱氨酸的氨基形成（图1－5）。GSH中半胱氨酸的巯基是主要功能基团，具有还原性，以保护体内蛋白质或酶分子中巯基免遭氧化。在谷胱甘肽过氧化物酶的催化下，GSH可使细胞内产生的H2O2还原成H2O，而GSH被氧化成氧化型谷胱甘肽（GSSG）（图1－6），后者在谷胱甘肽还原酶催化下，再生成GSH。此外， GSH的巯基还有嗜核特性，能与外源的嗜电子毒物如致癌剂或药物等结合，从而阻断这些化合物与DNA、RNA或蛋白质结合，以保护机体免遭毒物损害。

图1－5 谷胱甘肽分子结构

图1－6 GSH与GSSG间的转换

2．多肽类激素及神经肽 体内有许多激素属寡肽或多肽，如属于下丘脑－垂体－肾上腺皮质轴的催产素（9肽）、加压素（9肽）、促肾上腺皮质激素（39肽）、促甲状腺素释放激素（3肽）等。促甲状腺素释放激素是一个特殊结构的3肽（图1－7），其N－端的谷氨酸环化成为焦谷氨酸（pyroglutamic acid），C－端的脯氨酸残基酰化成为脯氨酰胺。它由下丘脑分泌，可促进腺垂体分泌促甲状腺素。牛胰高血糖素为29肽，发挥调节糖代谢的作用。

图1－7 促甲状腺素释放激素（TRH）分子结构

有一类在神经传导过程中起信号转导作用的肽类被称为神经肽（neuropeptide）。较早发现的有脑啡肽（5肽）、β－内啡肽（31肽）和强啡肽（17肽）等。近年还发现孤啡肽（17肽），其一级结构类似于强啡肽。它们与中枢神经系统产生痛觉抑制有密切关系，因此很早就被用于临床镇痛治疗。除此以外，神经肽还包括P物质（10肽）、神经肽Y等。随着脑科学的发展，相信将发现更多的在神经系统中起重要作用的生物活性肽或蛋白质。