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This peptide substrate corresponds to the 'Swedish' Lys-Met/Asn-Leu (K670N/M671L) mutation of the amyloid precursor protein (APP) β-secretase cleavage site. It has been used for assaying β-secretase activity.

 Caspase酶对应的底物，Caspases（半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶，半胱氨酸依赖性天冬氨酸定向蛋白酶）是一类蛋白酶家族，其功能与凋亡（程序性细胞死亡），坏死和发烧（炎症）的过程密切相关。

       什么是胱天蛋白酶？

      胱天蛋白酶（Caspases）是含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶，它们是为细胞凋亡的主要介质。多种受体，例如TNF-α 受体，FasL受体，TLR和死亡受体，以及Bcl-2和凋亡抑制剂（IAP）蛋白家族参与并调节该caspase依赖性凋亡途径。一旦Caspase受到上游信号（外部或内在）刺激被激活，即会参与执行下游蛋白底物的水解作用，并触发一系列事件，导致细胞分解，死亡，吞噬作用和细胞碎片的清除。

      人Caspases酶

      人的Caspases家族基于序列相似性和生物学功能等共性主要可分为三大类：第一类由具有长胱天蛋白酶募集结构域的“炎症”胱天蛋白酶组成，他们对P4位上的较大的芳香族或疏水性残基具有亲和力。第二类由具有短的前体结构域的“细胞凋亡效应”胱天蛋白酶组成，而第三类由具有长的前提结构域的Pap位置具有亮氨酸或缬氨酸底物亲和力的“凋亡引发剂”胱天蛋白酶组成（表1）。

       表1. 人胱天蛋白酶的功能分类：

       启动器Caspase和效应器Caspase酶

      根据其在凋亡胱天蛋白酶途径中的作用，胱天蛋白酶可分为两类：启动器和效应器Caspase酶。启动器和效应器Caspas酶都具有由小亚基和大亚基组成的催化位点，Caspase酶的识别位

      凋亡启动器Caspase酶，例如caspase-2，-8，-9和-10可以启动caspase激活级联反应。Caspase-8对于形成死亡诱导信号复合物（DISC）是必不可少的，并且在激活后，Caspase-8激活下游效应子Caspase（例如Caspase 3）并介导线粒体中细胞色素c的释放。Caspase-8已被证明对IETD肽序列具有相对较高的底物选择性。凋亡效应胱天蛋白酶例如Caspase-3，-6和-7虽然不负责启动级联途径，但是当被激活时，它们在级联的中间和后续步骤中起着不可或缺的作用。Caspase-3（CPP32 / apopain）是关键效应器，因为它放大了来自启动器Caspase的信号，使用对Caspase-3有选择性的DEVD肽序列对活化的Caspase-3进行检测，可以检测Caspase-3的活性。

       Caspase酶底物和抑制剂

      Caspase底物和抑制剂由两个关键成分组成：Caspase识别序列和信号产生或蛋白酶抑制基序。不同Caspase识别序列不同，一般由三个或四个氨基酸组成（表2）。Caspase酶识别序列的N端通常有乙酰基（Ac）或碳苯甲氧基（Z）基团修饰，以增强膜的通透性。对应的Caspase识别特定的肽序列为其酶促反应切割位点，释放产生信号或抑制信号的基序。Caspase的显色和荧光底物均以相似的方式起作用，其中底物的信号或颜色强度与蛋白水解活性成正比。

       表2. Caspase的底物及其序列

         Caspase酶的显色底物

      Caspase的显色底物是有Caspase识别序列及生色基团组成，常见的生色团有pNA（对硝基苯胺或4-硝基苯胺），可使用酶标仪或分光光度计在405 nm处进行光密度检测。

       表3. Caspase的显色底物

       Caspase的荧光底物

      Caspase的荧光底物的结构包含与半胱天冬酶识别相关的荧光团，例如7-氨基-4-甲基香豆素（AMC），7-氨基-4-三氟甲基香豆素（AFC）， Rhodamine 110（R110）或ProRed™620。R110的Caspase底物比基于香豆素的Caspase底物（例如AMC和AFC）更敏感，但由于两步裂解过程，其动态范围更窄。 建议将R110标记的Caspase底物用于终点法测定，而将AMC和AFC标记的 Caspase底物用于动力学测定。

      图.从左到右，分别是AMC（7-氨基-4-甲基香豆素），AFC（7-氨基-4-三氟甲基香豆素），Rhodamine 110（R110）和ProRed™620的激发和发射光谱。

       表4.荧光半胱天冬酶底物。

       注意：

        1.ε=在其最大吸收波长处的摩尔消光系数（单位= cm ^-1M ^-1）。

      2.Φ=水性缓冲液（pH 7.2）中的荧光量子产率。

       Caspase抑制剂

      Caspase抑制剂能与Caspase的活性位点结合并形成可逆或不可逆的连接，通常，Caspase抑制剂的结构由Caspase识别序列，诸如醛（-CHO）或氟甲基酮（-FMK）的官能团组成。具有醛官能团的胱天蛋白酶抑制剂是可逆的，而具有FMK的抑制剂是不可逆的。半胱天冬酶底物和抑制剂都具有较小的细胞毒性作用，因此，它们是研究半胱天冬酶活性的有用工具。

       表5. 可逆和不可逆的Caspase酶抑制剂

淀粉肽背景：β淀粉样蛋白（Aβ或Abeta）是从淀粉样前体蛋白加工而成的含有36–43个氨基酸的多肽。Aβ是与阿尔兹海默病相关的淀粉样蛋白斑的成分。已有证据表明，Aβ是一个多功能肽，具有显著的非病理性活性。Aβ是阿尔兹海默病患者脑中发现的沉积物的主要成分。在散发性阿尔兹海默病患者的脑中，Aβ的水平升高，造成脑血管病变和神经毒性。Aβ蛋白是由β和γ分泌酶的连续作用而产生的。γ分泌酶产生Aβ肽的C末端，在APP的转膜结构域切割，可以产生许多36-43个氨基酸残基长度的异构体，最常见的异构体是Aβ40和Aβ42。更长形式的Aβ在内质网中切割产生，而更短形式的Aβ在反面高尔基网中产生。

structure of Amyloid β-Peptide (1-40) (human)

淀粉样蛋白肽的 定义淀粉样蛋白 是丝状蛋白质沉积物，大小从纳米到微米不等，并且由肽β链的平行或反平行排列形成的聚集的肽β折叠构成。

结构特征：使用固态NMR（SSNMR），与计算能量最小化过程结合，Tycko和合作者已经提出从淀粉状蛋白肽SS（Aß1-40）的40个残基的形式形成的淀粉样蛋白原纤维的结构在pH 7.4和24 o C在静止条件下。在这种结构中，每个Aß1-40分子在原纤维的核心区域贡献一对ß链，大约跨越残基12-24和30-40。这些由回路25-29连接的链不是同一张ß-sheet的一部分，但参与同一原丝内两个不同的ß-sheets的形成。不同的Aß分子2、3至少从第9到39位残基以平行排列和对齐的方式相互堆叠。通过调用其他实验约束，例如使用透射电子显微镜（TEM）观察到的原丝直径和单位质量通过扫描透射电子显微镜（STEM）1、2测得的长度表明，单个原丝是由四个ß片组成的，它们之间的距离约为10Å。

作用模式：阿尔茨海默氏病（AD）是淀粉样蛋白丝状沉积物的结果，淀粉状蛋白沉积物在分子水平上定义该疾病，发生在神经周膜，轴突，树突和神经元末端，如神经原纤维缠结（NFT），在细胞外神经纤维中淀粉样斑块（APC），以及周围的血管称为淀粉样嗜血性血管病（ACA）。淀粉样蛋白沉积物显然发生在发展NFT的神经元末端区域。已经表明，APC和ACA的主要成分已被证明是4.5kDa的淀粉样蛋白，最初被称为“β-蛋白”或“淀粉样蛋白A4”，我们现在将其称为“βA4”。

功能：钙失调和膜破坏是可溶性淀粉样蛋白低聚物普遍存在的神经毒性机制：进行了一项研究，以研究Ca 2+信号转导可能参与淀粉样蛋白诱导的细胞毒性，疾病相关淀粉样蛋白（β，病毒，胰岛淀粉样蛋白）的均质制剂制备了处于各种聚集状态的多肽，聚谷氨酰胺和溶菌酶），并测试了它们对加载fluo-3的SH-SY5Y细胞的作用。寡聚形式的所有淀粉样蛋白的应用（0.6-6 µg / ml）迅速（约5 s）使细胞内Ca 2+升高，而等量的单体和原纤维则没有。细胞内Ca 2+耗尽后，Abeta42低聚物引起的Ca 2+信号持续存在店，和小信号仍留在钙2 + -游离介质，指示从细胞外和细胞内Ca贡献2+源。膜对Ca 2+的渗透性增加不能归因于内源性Ca 2+通道的活化，因为反应不受强力的Ca 2 +-通道阻滞剂钴的影响。取而代之的是，观察到Abeta42和其他低聚物引起阴离子荧光染料的快速细胞泄漏，这表明膜通透性普遍提高。导致的离子和分子通量失调可能为许多淀粉样变性疾病中Ca 2+失调提供了由低聚物介导的毒性的常见机制。离子起着至关重要的作用，因为它们的跨膜浓度梯度很强，并且参与了细胞功能障碍和死亡。

2型糖尿病中的胰岛淀粉样蛋白和毒性低聚物假说： 2型糖尿病（T2DM）的特征是胰岛素抵抗，胰岛素分泌缺陷，β细胞量减少，β细胞凋亡增加和胰岛淀粉样蛋白。胰岛淀粉样蛋白源自胰岛淀粉样蛋白多肽（IAPP，胰岛淀粉样多肽），该蛋白是通过胰β细胞与胰岛素共表达和共分泌的蛋白。与其他淀粉样蛋白一样，IAPP具有形成膜渗透性毒性低聚物的倾向。越来越多的证据表明，这些有毒的寡聚体而不是这些蛋白质的细胞外淀粉样蛋白形式，是导致神经退行性疾病中神经元丢失的原因。有人提出，胞内IAPP寡聚物的形成可能会导致T2DM 6中的β细胞丢失。

多肽H2N-Ser-Glu-Val-Asn-Leu-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-COOH的合成步骤：

1、合成CTC树脂：称取1.74g CTC Resin（如初始取代度约为0.86mmol/g）和1.8mmol Fmoc-Arg(Pbf)-OH于反应器中，加入适量DCM溶解氨基酸（需要注意，此时CTC树脂体积会增大好几倍，避免DCM溶液过少），再加入4.49mmol DIPEA（Mw：129.1,d：0.740g/ml），反应2-3小时后，可不抽滤溶液，直接加入1ml的HPLC级甲醇，封端半小时。依次用DMF洗涤2次，甲醇洗涤1次，DCM洗涤一次，甲醇洗涤一次，DCM洗涤一次，DMF洗涤2次（这里使用甲醇和DCM交替洗涤，是为了更好地去除其他溶质，有利于后续反应）。得到  Fmoc-Arg(Pbf)-CTC Resin。结构图如下：

2、脱Fmoc：加3倍树脂体积的20%Pip/DMF溶液，鼓氮气30分钟，然后2倍树脂体积的DMF 洗涤5次。得到 H2N-Arg(Pbf)-CTC Resin 。（此步骤脱除Fmoc基团，茚三酮检测为蓝色，Pip为哌啶）。结构图如下：

3、缩合：取4.49mmol Fmoc-Phe-OH 氨基酸，加入到上述树脂里，加适当DMF溶解氨基酸，再依次加入8.98mmol DIPEA，4.26mmol HBTU。反应30分钟后，取小样洗涤，茚三酮检测为无色。用2倍树脂体积的DMF 洗涤3次树脂。（洗涤树脂，去掉残留溶剂，为下一步反应做准备）。得到Fmoc-Phe-Arg(Pbf)-CTC Resin。氨基酸：DIPEA：HBTU：树脂=3：6：2.85：1（摩尔比）。结构图如下：

4、依次循环步骤二、步骤三，依次得到

H2N-Phe-Arg(Pbf)-CTC Resin

Fmoc-Glu(OtBu)-Phe-Arg(Pbf)-CTC Resin

H2N-Glu(OtBu)-Phe-Arg(Pbf)-CTC Resin

Fmoc-Ala-Glu(OtBu)-Phe-Arg(Pbf)-CTC Resin

H2N-Ala-Glu(OtBu)-Phe-Arg(Pbf)-CTC Resin

Fmoc-Asp(OtBu)-Ala-Glu(OtBu)-Phe-Arg(Pbf)-CTC Resin

H2N-Asp(OtBu)-Ala-Glu(OtBu)-Phe-Arg(Pbf)-CTC Resin

Fmoc-Leu-Asp(OtBu)-Ala-Glu(OtBu)-Phe-Arg(Pbf)-CTC Resin

H2N-Leu-Asp(OtBu)-Ala-Glu(OtBu)-Phe-Arg(Pbf)-CTC Resin

Fmoc-Asn(Trt)-Leu-Asp(OtBu)-Ala-Glu(OtBu)-Phe-Arg(Pbf)-CTC Resin

H2N-Asn(Trt)-Leu-Asp(OtBu)-Ala-Glu(OtBu)-Phe-Arg(Pbf)-CTC Resin

Fmoc-Val-Asn(Trt)-Leu-Asp(OtBu)-Ala-Glu(OtBu)-Phe-Arg(Pbf)-CTC Resin

H2N-Val-Asn(Trt)-Leu-Asp(OtBu)-Ala-Glu(OtBu)-Phe-Arg(Pbf)-CTC Resin

Fmoc-Glu(OtBu)-Val-Asn(Trt)-Leu-Asp(OtBu)-Ala-Glu(OtBu)-Phe-Arg(Pbf)-CTC Resin

H2N-Glu(OtBu)-Val-Asn(Trt)-Leu-Asp(OtBu)-Ala-Glu(OtBu)-Phe-Arg(Pbf)-CTC Resin

Fmoc-Ser(tBu)-Glu(OtBu)-Val-Asn(Trt)-Leu-Asp(OtBu)-Ala-Glu(OtBu)-Phe-Arg(Pbf)-CTC Resin

以上中间结构，均可在专肽生物多肽计算器-多肽结构计算器中，一键画出。

最后再经过步骤二得到 H2N-Ser(tBu)-Glu(OtBu)-Val-Asn(Trt)-Leu-Asp(OtBu)-Ala-Glu(OtBu)-Phe-Arg(Pbf)-CTC Resin，结构如下：

5、切割：6倍树脂体积的切割液（或每1g树脂加8ml左右的切割液），摇床摇晃 2小时，过滤掉树脂，用冰无水乙醚沉淀滤液，并用冰无水乙醚洗涤沉淀物3次，最后将沉淀物放真空干燥釜中，常温干燥24小试，得到粗品H2N-Ser-Glu-Val-Asn-Leu-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-COOH。结构图见产品结构图。

切割液选择：1）TFA：H2O=95%：5%、TFA：H2O=97.5%：2.5%

2）TFA：H2O：TIS=95%：2.5%：2.5%

3）三氟乙酸：茴香硫醚：1，2-乙二硫醇：苯酚：水=87.5%：5%：2.5%：2.5%：2.5%

（前两种适合没有容易氧化的氨基酸，例如Trp、Cys、Met。第三种适合几乎所有的序列。）

6、纯化冻干：使用液相色谱纯化，收集目标峰液体，进行冻干，获得蓬松的粉末状固体多肽。不过这时要取小样复测下纯度 是否目标纯度。

7、最后总结：

杭州专肽生物技术有限公司（ALLPEPTIDE https://www.allpeptide.com）主营定制多肽合成业务，提供各类长肽，短肽，环肽，提供各类修饰肽，如：荧光标记修饰（CY3、CY5、CY5.5、CY7、FAM、FITC、Rhodamine B、TAMRA等），功能基团修饰肽（叠氮、炔基、DBCO、DOTA、NOTA等），同位素标记肽（N15、C13），订书肽（Stapled Peptide）,脂肪酸修饰肽（Pal、Myr、Ste），磷酸化修饰肽（P-Ser、P-Thr、P-Tyr），环肽（酰胺键环肽、一对或者多对二硫键环），生物素标记肽，PEG修饰肽，甲基化修饰肽

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