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Mca-PLGL-Dpa-AR-amide 是一种非常灵敏的 FRET 底物,用于连续测定和原位测定基质金属蛋白酶活性。Gly-Leu 键的裂解将高荧光 Mca 基团与高效的 2,4-二硝基苯基猝灭剂分开,导致荧光强度增加。例如,间断金属蛋白酶 (MMP-7) 和明胶酶 (MMP-2) 的 kcat/Km 值分别为 1.7·10⁵ 和 6.3·10⁵ M⁻¹s⁻¹。
编号:200242
CAS号:140430-53-1
单字母:Mca-PLGL-Dap(Dnp)-AR-CONH2
编号: | 200242 |
中文名称: | 基质金属蛋白酶MMP-2/MMP-7 FRET substrate |
英文同义词: | FS-1 |
CAS号: | 140430-53-1 |
单字母: | Mca-PLGL-Dap(Dnp)-AR-CONH2 |
三字母: | MCA (7-甲氧基香豆素-4-基)乙酰基 MCA是一种荧光染料,其激发波长为325纳米,发射波长为392纳米。 -ProL-脯氨酸:proline。系统命名为吡咯烷-(2S)-羧酸。为亚氨基酸。是编码氨基酸。在肽链中有特殊作用,如易形成顺式的肽键等。符号:P,Pro。 -LeuL-亮氨酸:leucine。系统命名为(2S)-氨基-4-甲基戊酸。是编码氨基酸。是哺乳动物的必需氨基酸。符号:L,Leu。 -Gly甘氨酸:glycine。系统命名为 2-氨基乙酸。是编码氨基酸中没有旋光性的最简单的氨基酸,因具有甜味而得名。符号:G,Gly。 -LeuL-亮氨酸:leucine。系统命名为(2S)-氨基-4-甲基戊酸。是编码氨基酸。是哺乳动物的必需氨基酸。符号:L,Leu。 -Dap(Dnp)侧链Dnp保护的Dap -Ala丙氨酸:alanine。L-丙氨酸的系统命名为(2S)-氨基丙酸,是编码氨基酸,也叫L-α-丙氨酸。符号:A,Ala。D-丙氨酸存在于多种细菌细胞壁的糖肽中。β-丙氨酸是维生素泛酸和辅酶A的组分。 -ArgL-精氨酸:arginine。系统命名为(2S)-氨基-5-胍基戊酸。在生理条件下带正电荷,为编码氨基酸。是幼小哺乳动物的必需氨基酸。符号:R,Arg。 -CONH2C端酰胺化 |
氨基酸个数: | 7 |
分子式: | C49H68O15N14 |
平均分子量: | 1093.15 |
精确分子量: | 1092.5 |
等电点(PI): | - |
pH=7.0时的净电荷数: | 1 |
平均亲水性: | -0.275 |
疏水性值: | 0.48 |
消光系数: | - |
来源: | 人工化学合成,仅限科学研究使用,不得用于人体。 |
储存条件: | 负80℃至负20℃ |
标签: | 氨基酸衍生物肽 酶底物肽(Substrate Peptide) 侧链保护基肽 基质金属蛋白酶(MMP) MCA标记肽 |
Mca-PLGL-Dpa-AR-amide is a very sensitive FRET substrate for continuous assays and in situ determination of the matrix metalloproteinase activity. Cleavage at the Gly-Leu bond separates the highly fluorescent Mca group from the efficient 2,4-dinitrophenyl quencher, resulting in an increase in fluorescence intensity. The kcat/Km values for the punctuated metalloproteinase (MMP-7) and for gelatinase (MMP-2), e.g., are 1.7·10⁵ and 6.3·10⁵ M⁻¹s⁻¹, respectively.
MOCAc-Pro-Leu-Gly-Leu-A2pr(Dnp)-Ala-Arg-NH₂ is a peptide that is used as a research tool in cell biology. It can be used to study the interactions between proteins, receptors and ion channels. MOCAc-Pro-Leu-Gly-Leu-A2pr(Dnp)-Ala-Arg-NH₂ has been shown to activate the G protein receptor, which is involved in the transmission of signals by cells. The peptide is also an inhibitor for ligand binding to the receptor.
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:
细胞死亡途径 | 半胱天冬酶类型 | 酵素 | 物种 |
细胞凋亡 | 启动器 | Caspases 2 | 人与鼠 |
细胞凋亡 | 启动器 | Caspases 8 | 人与鼠 |
细胞凋亡 | 启动器 | Caspases 9 | 人与鼠 |
细胞凋亡 | 启动器 | Caspases 10 | 人的 |
细胞凋亡 | 效应器 | Caspases 3 | 人与鼠 |
细胞凋亡 | 效应器 | Caspases 6 | 人与鼠 |
细胞凋亡 | 效应器 | Caspases 6 | 人与鼠 |
细胞焦亡 | 炎性的 | Caspases 1 | 人与鼠 |
细胞焦亡 | 炎性的 | Caspases 4 | 人的 |
细胞焦亡 | 炎性的 | Caspases 5 | 人的 |
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
多肽 | 氨基酸序列 | 对应的Caspase的种类 |
IETD | Ile-Glu-Thr-Asp | Caspase 8,颗粒酶B |
DEVD | Asp-Glu-Val-Asp | Caspase 3、6、7、8或10 |
LEHD | Leu-Glu-His-Asp | Caspase 9 |
VAD | Val-Ala-Asp | Caspase 1、2、3、6、8、9或10 |
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
底物 | Caspase | 吸收(nm) | 颜色 |
Ac-DEVD-pNA * CAS 189950-66-1 * | 半胱天冬酶3 | 405 nm | 黄色 |
Z-DEVD-pNA | 半胱天冬酶3 | 405 nm | 黄色 |
Z-IETD-pNA * CAS 219138-21-3 * | 半胱天冬酶8,颗粒酶B | 405 nm | 黄色 |
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。
底物名称 | 对应的Caspase | Ex(nm) | Em(nm) | ε¹ | Φ² |
Ac-DEVD-AFC * CAS 201608-14-2 * | 半胱天冬酶3、7 | 376 | 482 | 17000 | 0.53 |
Ac-DEVD-AMC * CAS 169332-61-0 * | 半胱天冬酶3、7 | 341 | 441 | 19000 | N / D |
Z-DEVD-AFC | 半胱天冬酶3、7 | 376 | 482 | 17000 | 0.53 |
Z-DEVD-AMC * CAS 1135416-11-3 * | 半胱天冬酶3、7 | 341 | 441 | 19000 | N / D |
Z-DEVD-ProRed™620 | 半胱天冬酶3、7 | 532 | 619 | N / D | N / D |
(Z-DEVD)2 -R110 * CAS 223538-61-2 * | 半胱天冬酶3、7 | 500 | 522 | 80000 | N / D |
Z-DEVD-ProRed™620 | 半胱天冬酶3、7 | 532 | 619 | N / D | N / D |
Ac-IETD-AFC * CAS 211990-57-7 * | 半胱天冬酶8,颗粒酶B | 376 | 482 | 17000 | 0.53 |
Z-IETD-AFC * CAS 219138-02-0 * | 半胱天冬酶8,颗粒酶B | 376 | 482 | 17000 | 0.53 |
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
抑制剂 | Caspase的种类 | 是否可逆 | Ex(nm) | Em(nm) |
Ac-DEVD-CHO * CAS 169332-60-9 * | 半胱天冬酶3、7 | 可逆的 | -- | -- |
Ac-IETD-CHO * CAS 191338-86-0 * | 半胱天冬酶8 | 可逆的 | -- | -- |
mFluor™450-VAD-FMK | 半胱天冬酶1,2,3,6,8,9,10 | 不可逆的 | 406 | 445 |
mFluor™510-VAD-FMK | 半胱天冬酶1,2,3,6,8,9,10 | 不可逆的 | 412 | 505 |
FITC-C6-DEVD-FMK | 半胱天冬酶3、7 | 不可逆的 | 491 | 516 |
FITC-C6-DEVD-FMK | 半胱天冬酶3、7 | 不可逆的 | 491 | 516 |
FITC-C6-LEHD-FMK | 半胱天冬酶9 | 不可逆的 | 491 | 516 |
FITC-C6-LEHD-FMK | 半胱天冬酶9 | 不可逆的 | 491 | 516 |
FAM-VAD-FMK | 半胱天冬酶1,2,3,6,8,9,10 | 不可逆的 | 493 | 517 |
SRB-VAD-FMK [磺胺丁胺B-VAD-FMK] | 半胱天冬酶1,2,3,6,8,9,10 | 不可逆的 | 559 | 577 |
定义
基质金属蛋白酶(MMP)属于锌内肽酶家族,统称为metzincins。metzincin超家族的特征是高度保守的基序,该基序包含在催化位点与锌结合的三个组氨酸和位于活性位点下方的保守的蛋氨酸。
发现
间质胶原酶,首先被确定的MMP家族成员,最初是在旨在解释designed变态为青蛙1的胶原重塑的实验中发现的。MMP家族由20多个共享相同功能域的相关锌依赖性酶组成。这些酶既具有通常基于优选底物的描述性名称,又具有基于发现顺序的MMP编号系统1。
结构特征
MMP的基本结构由以下同源结构域组成:1)将MMP引导至分泌或质膜插入途径的信号肽;2)前结构域,通过占据活性位点锌使酶具有潜伏期,使底物难以接近催化酶;3)含锌的催化域;4)溶血毒素域,介导与底物的相互作用并赋予酶特异性;5)连接催化和血红蛋白结构域的铰链区。MMP7或基质溶素是最小的MMP,缺少血红素结构域,但在底物降解中表现出特异性。额外的结构域和底物特异性导致MMP分为亚组。
MMP的蛋白质结构中两个序列基序高度保守。在所有MMP的催化域中发现的共有基序HExGHxxGxxH,包含3个与活性中心的锌离子(Zn)配位的组氨酸。PRCGxPD基序位于MMPs前结构域的C末端;该基因座的半胱氨酸残基(C)与活性中心的锌原子的配位赋予了酶2、3潜伏期。
行动方式
MMP的体内活性在几个水平上受到严格控制。这些酶通常以极低的量表达,其转录受到细胞因子和生长因子(如白介素(IL-1,IL-4,IL-6),转化生长因子(EGF,HGF,TGFβ)的正向或负向严格调控。 ),或肿瘤坏死因子α(TNFα的)4, 5。这些调节分子中的一些可以被MMP蛋白水解激活或失活(反馈作用)。转录后,MMP活性受到位于新合成的酶的N末端的前肽所赋予的潜伏期的限制。从细胞分泌后,MMPs的激活取决于前结构域与催化位点的相互作用的破坏,这可能通过前结构域的构象变化或蛋白水解去除而发生。在其前肽中含有弗林蛋白酶样识别结构域的MMP(MMP11,MT-MMP,MMP28)可以通过枯草杆菌蛋白酶丝氨酸蛋白酶家族的成员在反式高尔基体网络中被激活。MMP14在细胞表面的proMMP2激活中起着不可或缺的作用。分泌的MMP的胞外蛋白水解激活可以通过丝氨酸蛋白酶(如纤溶酶)介导,这暗示着这两个酶基团在ECM重塑中具有相互依赖性。某些活动的MMP可以激活其他proMMP,例如MMP9和MMP1的MMP3激活。激活后,MMP会受到内源性抑制剂,自降解和选择性内吞作用的进一步调节。已经证明通过低密度脂蛋白受体相关蛋白(LRP)机制内吞MMP2、9和137。
功能
MMP参与癌症的各个方面-MMP诱导的肝素结合上皮生长因子,胰岛素样生长因子和成纤维细胞生长因子从细胞表面释放(脱落),促进细胞增殖。另一方面,由MMP释放和激活ECM螯合的TGFβ可以导致细胞增殖受到抑制。
炎症性疾病-许多报道暗示MMP1,MMP3和MMP9参与类风湿和骨关节炎。
心血管疾病-大量研究表明,动脉粥样硬化和动脉瘤形成部位6的MMP,尤其是MMP9水平升高。已经提出MMP代表冠状动脉疾病患者中炎症的敏感标志。
肺部疾病- MMP的水平升高已经牵涉在各种肺部疾病,包括急性呼吸窘迫综合征,哮喘,支气管扩张和囊性纤维化的病理生理学。MMP,EMMPRIN和TIMPs是由肺中的许多常驻细胞产生的,因此使它们在疾病中的作用7的分析变得复杂。
中枢神经系统疾病-在观察到MMP9在类似于多发性硬化症和格林-巴利综合症的动物模型中的关键作用之后,MMPs参与了几种不同类型的神经系统疾病。
休克综合征- MMP8和MMP9存储在多形核白细胞的颗粒。这些细胞是炎症和感染过程中的关键效应器。这些MMP在休克中的作用得到了对MMP9缺陷型小鼠的研究的支持,这些小鼠被证明对内毒素休克具有抗性。Dubois等人[ 8]提出,特定的MMP9抑制作用是治疗败血性休克综合症的一种潜在方法。
参考
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MCA标记肽的说明
(7-Methoxycoumarin-4-yl)acetyl is fluorophor with an excitation at 325 nm ▉ and emission of 392 nm ▉.
MCA标记肽相关文献:
Characterization of the Altai Maral Chymosin Gene, Production of a Chymosin Recombinant Analog in the Prokaryotic Expression System, and Analysis of Its Several Biochemical Properties.
Belenkaya, S. V., A. A. Bondar, T. A. Kurgina, V. V. Elchaninov, A. Yu Bakulina, E. A. Rukhlova, O. I. Lavrik, A. A. Ilyichev, and D. N. Shcherbakov. Biochemistry (Moscow), 2020.
IL-1b is an innate immune sensor of microbial proteolysis.
LaRock, Christopher N., et al. Science Immunology 100.200: 300 (2016).
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多肽MCA-Pro-Leu-Gly-Leu-Dap(Dnp)-Ala-Arg-NH2的合成步骤:
1、合成MBHA树脂:取若干克MBHA树脂(如初始取代度为0.5mmol/g)和1倍树脂摩尔量的Fmoc-Linker-OH加入到反应器中,加入DMF,搅拌使氨基酸完全溶解。再加入树脂2倍量的DIEPA,搅拌混合均匀。再加入树脂0.95倍量的HBTU,搅拌混合均匀。反应3-4小时后,用DMF洗涤3次。用2倍树脂体积的10%乙酸酐/DMF 进行封端30分钟。然后再用DMF洗涤3次,甲醇洗涤2次,DCM洗涤2次,再用甲醇洗涤2次。真空干燥12小时以上,得到干燥的树脂{Fmoc-Linker-MHBA Resin},测定取代度。这里测得取代度为 0.3mmol/g。结构如下图:
2、脱Fmoc:取1.36g的上述树脂,用DCM或DMF溶胀20分钟。用DMF洗涤2遍。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-Linker-MBHA 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1.22mmol Fmoc-Arg(Pbf)-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2.45mmol DIPEA,1.16mmol 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-Arg(Pbf)-Linker-MBHA 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-Arg(Pbf)-Linker-MBHA Resin
Fmoc-Ala-Arg(Pbf)-Linker-MBHA Resin
H2N-Ala-Arg(Pbf)-Linker-MBHA Resin
Fmoc-Dap(Dnp)-Ala-Arg(Pbf)-Linker-MBHA Resin
H2N-Dap(Dnp)-Ala-Arg(Pbf)-Linker-MBHA Resin
Fmoc-Leu-Dap(Dnp)-Ala-Arg(Pbf)-Linker-MBHA Resin
H2N-Leu-Dap(Dnp)-Ala-Arg(Pbf)-Linker-MBHA Resin
Fmoc-Gly-Leu-Dap(Dnp)-Ala-Arg(Pbf)-Linker-MBHA Resin
H2N-Gly-Leu-Dap(Dnp)-Ala-Arg(Pbf)-Linker-MBHA Resin
Fmoc-Leu-Gly-Leu-Dap(Dnp)-Ala-Arg(Pbf)-Linker-MBHA Resin
H2N-Leu-Gly-Leu-Dap(Dnp)-Ala-Arg(Pbf)-Linker-MBHA Resin
Fmoc-Pro-Leu-Gly-Leu-Dap(Dnp)-Ala-Arg(Pbf)-Linker-MBHA 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-Pro-Leu-Gly-Leu-Dap(Dnp)-Ala-Arg(Pbf)-Linker-MBHA Resin,结构如下:
5、7-甲氧基香豆素-4-乙酸(MCA)反应连接:在上述树脂中,加入适当DMF后,再加入1.22mmol 7-甲氧基香豆素-4-乙酸(MCA)到树脂中,再加入2.45mmol DIPEA、1.16mmol HBTU,鼓氮气反应30分钟。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MCA-Pro-Leu-Gly-Leu-Dap(Dnp)-Ala-Arg(Pbf)-Linker-MBHAResin。 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MCA-Pro-Leu-Gly-Leu-Dap(Dnp)-Ala-Arg-NH2。结构图见产品结构图。
切割液选择:1)TFA:H2O=95%: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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