環(huán)肽、訂書肽和支鏈肽是一類具有良好治療特性的生物分子。訂書肽和環(huán)肽是非線性肽，在生理環(huán)境中顯示出生物穩(wěn)定性和對(duì)蛋白水解消化的抵抗力。防止降解的肽已顯示出高效力和低毒性。因此，環(huán)肽、訂書肽有著很好的用于治療的前景。

然而，在分析過程中，環(huán)狀肽和訂書肽的結(jié)構(gòu)表征并非微不足道。例如，闡明環(huán)狀肽的序列比線性肽要困難得多。最近，某高校的研究人員報(bào)告了一種基于質(zhì)譜的方法，用于表征環(huán)肽或訂書肽。這種新方法采用精氨酸選擇性衍生化策略，并結(jié)合通過串聯(lián)電噴霧質(zhì)譜 (ESI-MS/MS) 分析修飾的肽。在脫胍反應(yīng)的幫助下，存在于環(huán)肽或訂書肽中的精氨酸殘基被轉(zhuǎn)化為鳥氨酸殘基。該反應(yīng)將精氨酸殘基轉(zhuǎn)化為肽中的高度選擇性可切割位點(diǎn)。使用碰撞誘導(dǎo)解離 (CID) 或類似類型的激活會(huì)誘導(dǎo)鳥氨酸殘基環(huán)化并破壞相鄰的酰胺鍵。這種現(xiàn)象被稱為“鳥氨酸效應(yīng)”。 
 

通過脫胍作用將精氨酸殘基轉(zhuǎn)化為鳥氨酸

氨基酸鳥氨酸不是由 DNA 編碼的，鳥氨酸在自然界中通過精氨酸的脫胍作用產(chǎn)生，并且鳥氨酸在尿素循環(huán)中起重要作用。精氨酸到鳥氨酸的化學(xué)轉(zhuǎn)化導(dǎo)致δ-含氨基的側(cè)鏈。因?yàn)轼B氨酸側(cè)鏈的質(zhì)子親和力與賴氨酸非常相似，但與精氨酸的質(zhì)子親和力要小得多，所以這種變化會(huì)改變存在鳥氨酸殘基的多肽中的斷裂模式。側(cè)鏈鳥氨酸引入相鄰基團(tuán)效應(yīng)，導(dǎo)致鳥氨酸殘基的 C 端高度選擇性切割。

肽或蛋白質(zhì)中的精氨酸轉(zhuǎn)化為鳥氨酸在質(zhì)譜儀中的肽片段化過程中引入了高度選擇性的分解途徑。

鳥氨酸殘基轉(zhuǎn)化為內(nèi)酰胺環(huán)

胺對(duì)羰基碳的親核攻擊導(dǎo)致六元內(nèi)酰胺的形成和鳥氨酸 C 端羰基碳鍵的斷裂。如果鳥氨酸殘基是 N 端或內(nèi)部殘基，則 HR 是胺 (HNH-R)。如果鳥氨酸殘基是 C 端殘基，則 HR 是失水 (H 2 O)。六元內(nèi)酰胺的形成會(huì)產(chǎn)生大量的 b 離子。 

環(huán)狀穩(wěn)定肽的合成

不同的生化策略允許循環(huán)或骨架環(huán)化蛋白質(zhì)和肽的生物合成。這些方法在體外或體內(nèi)使用標(biāo)準(zhǔn)重組DNA表達(dá)技術(shù)來生產(chǎn)環(huán)狀多肽。 然而，使用標(biāo)準(zhǔn)固相肽合成方法合成包含通過縫合引入的橋的骨架環(huán)化肽。使用 Fmoc 固相肽合成法生產(chǎn)合成環(huán)狀訂書肽，通常將催化劑例如 Grubbs 的第一代催化劑用于環(huán)化反應(yīng)。最后，所得肽通過制備型反相 HPLC 進(jìn)行純化，純度通過分析型 HPLC 和質(zhì)譜法確認(rèn)。
 

質(zhì)譜中的鳥氨酸效應(yīng)

據(jù)報(bào)道，鳥氨酸效應(yīng)是質(zhì)譜儀氣相中肽中鳥氨酸殘基 C 端發(fā)生的位點(diǎn)特異性裂解。

在質(zhì)譜儀中通過碰撞激活含鳥氨酸的肽期間，鳥氨酸殘基的胺通過對(duì)相鄰羰基的親核攻擊而環(huán)化。結(jié)果是羰基的 C 端特征性和優(yōu)先裂解。這被稱為“鳥氨酸效應(yīng)”。

 

參考文獻(xiàn)：Christopher M. Crittenden, W. Ryan Parker, Zachary B. Jenner, Kerry A. Bruns, Lucas D. Akin, William M. McGee, Eugene Ciccimaro, and Jennifer S. Brodbelt; Exploitation of the Ornithine Effect Enhances Characterization of Stapled and Cyclic Peptides. J. Am. Soc. Mass Spectrom. (2016) Published on line: 10 February 2016.