400-998-5282
專注多肽 服務(wù)科研
編號: | 160974 |
中文名稱: | Caspase 8 Substrate 1f, fluorogenic |
英文名: | Caspase 8 Substrate 1f, fluorogenic |
CAS號: | 211990-57-7 |
單字母: | Ac-IETD-AFC |
三字母: | Ac N端乙酰化封端 -Ile異亮氨酸 -Glu谷氨酸 -Thr蘇氨酸 -Asp天冬氨酸 -AFC7-氨基-4-三氟甲基香豆素 |
氨基酸個數(shù): | 4 |
分子式: | C31H38O12N4F3 |
平均分子量: | 715.65 |
精確分子量: | 715.24 |
等電點(PI): | - |
pH=7.0時的凈電荷數(shù): | -2 |
平均親水性: | 0.95 |
疏水性值: | -0.8 |
消光系數(shù): | - |
來源: | 人工化學合成,僅限科學研究使用,不得用于人體。 |
儲存條件: | 負80℃至負20℃ |
標簽: | 酶底物肽(Substrate Peptide) AFC修飾肽 半胱氨酸蛋白酶(Caspase)肽 |
Caspase酶對應(yīng)的底物,Caspases(半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶,半胱氨酸依賴性天冬氨酸定向蛋白酶)是一類蛋白酶家族,其功能與凋亡(程序性細胞死亡),壞死和發(fā)燒(炎癥)的過程密切相關(guān)。
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,它們是為細胞凋亡的主要介質(zhì)。多種受體,例如TNF-α 受體,F(xiàn)asL受體,TLR和死亡受體,以及Bcl-2和凋亡抑制劑(IAP)蛋白家族參與并調(diào)節(jié)該caspase依賴性凋亡途徑。一旦Caspase受到上游信號(外部或內(nèi)在)刺激被激活,即會參與執(zhí)行下游蛋白底物的水解作用,并觸發(fā)一系列事件,導致細胞分解,死亡,吞噬作用和細胞碎片的清除。
人Caspases酶
人的Caspases家族基于序列相似性和生物學功能等共性主要可分為三大類:第一類由具有長胱天蛋白酶募集結(jié)構(gòu)域的“炎癥”胱天蛋白酶組成,他們對P4位上的較大的芳香族或疏水性殘基具有親和力。第二類由具有短的前體結(jié)構(gòu)域的“細胞凋亡效應(yīng)”胱天蛋白酶組成,而第三類由具有長的前提結(jié)構(gòu)域的Pap位置具有亮氨酸或纈氨酸底物親和力的“凋亡引發(fā)劑”胱天蛋白酶組成(表1)。
表1. 人胱天蛋白酶的功能分類:
細胞死亡途徑 | 半胱天冬酶類型 | 酵素 | 物種 |
細胞凋亡 | 啟動器 | Caspases 2 | 人與鼠 |
細胞凋亡 | 啟動器 | Caspases 8 | 人與鼠 |
細胞凋亡 | 啟動器 | Caspases 9 | 人與鼠 |
細胞凋亡 | 啟動器 | Caspases 10 | 人的 |
細胞凋亡 | 效應(yīng)器 | Caspases 3 | 人與鼠 |
細胞凋亡 | 效應(yīng)器 | Caspases 6 | 人與鼠 |
細胞凋亡 | 效應(yīng)器 | Caspases 6 | 人與鼠 |
細胞焦亡 | 炎性的 | Caspases 1 | 人與鼠 |
細胞焦亡 | 炎性的 | Caspases 4 | 人的 |
細胞焦亡 | 炎性的 | Caspases 5 | 人的 |
啟動器Caspase和效應(yīng)器Caspase酶
根據(jù)其在凋亡胱天蛋白酶途徑中的作用,胱天蛋白酶可分為兩類:啟動器和效應(yīng)器Caspase酶。啟動器和效應(yīng)器Caspas酶都具有由小亞基和大亞基組成的催化位點,Caspase酶的識別位
凋亡啟動器Caspase酶,例如caspase-2,-8,-9和-10可以啟動caspase激活級聯(lián)反應(yīng)。Caspase-8對于形成死亡誘導信號復(fù)合物(DISC)是必不可少的,并且在激活后,Caspase-8激活下游效應(yīng)子Caspase(例如Caspase 3)并介導線粒體中細胞色素c的釋放。Caspase-8已被證明對IETD肽序列具有相對較高的底物選擇性。凋亡效應(yīng)胱天蛋白酶例如Caspase-3,-6和-7雖然不負責啟動級聯(lián)途徑,但是當被激活時,它們在級聯(lián)的中間和后續(xù)步驟中起著不可或缺的作用。Caspase-3(CPP32 / apopain)是關(guān)鍵效應(yīng)器,因為它放大了來自啟動器Caspase的信號,使用對Caspase-3有選擇性的DEVD肽序列對活化的Caspase-3進行檢測,可以檢測Caspase-3的活性。
Caspase酶底物和抑制劑
Caspase底物和抑制劑由兩個關(guān)鍵成分組成:Caspase識別序列和信號產(chǎn)生或蛋白酶抑制基序。不同Caspase識別序列不同,一般由三個或四個氨基酸組成(表2)。Caspase酶識別序列的N端通常有乙?;ˋc)或碳苯甲氧基(Z)基團修飾,以增強膜的通透性。對應(yīng)的Caspase識別特定的肽序列為其酶促反應(yīng)切割位點,釋放產(chǎn)生信號或抑制信號的基序。Caspase的顯色和熒光底物均以相似的方式起作用,其中底物的信號或顏色強度與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 | 對應(yīng)的Caspase的種類 |
IETD | Ile-Glu-Thr-Asp | Caspase 8,顆粒酶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酶的顯色底物
Caspase的顯色底物是有Caspase識別序列及生色基團組成,常見的生色團有pNA(對硝基苯胺或4-硝基苯胺),可使用酶標儀或分光光度計在405 nm處進行光密度檢測。
表3. Caspase的顯色底物
底物 | Caspase | 吸收(nm) | 顏色 |
Ac-DEVD-pNA * CAS 189950-66-1 * | 半胱天冬酶3 | 405 nm | 黃色 |
Z-DEVD-pNA | 半胱天冬酶3 | 405 nm | 黃色 |
Z-IETD-pNA * CAS 219138-21-3 * | 半胱天冬酶8,顆粒酶B | 405 nm | 黃色 |
Caspase的熒光底物
Caspase的熒光底物的結(jié)構(gòu)包含與半胱天冬酶識別相關(guān)的熒光團,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,但由于兩步裂解過程,其動態(tài)范圍更窄。 建議將R110標記的Caspase底物用于終點法測定,而將AMC和AFC標記的 Caspase底物用于動力學測定。
圖.從左到右,分別是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的激發(fā)和發(fā)射光譜。
表4.熒光半胱天冬酶底物。
底物名稱 | 對應(yīng)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,顆粒酶B | 376 | 482 | 17000 | 0.53 |
Z-IETD-AFC * CAS 219138-02-0 * | 半胱天冬酶8,顆粒酶B | 376 | 482 | 17000 | 0.53 |
注意:
1.ε=在其最大吸收波長處的摩爾消光系數(shù)(單位= cm -1M -1)。
2.Φ=水性緩沖液(pH 7.2)中的熒光量子產(chǎn)率。
Caspase抑制劑
Caspase抑制劑能與Caspase的活性位點結(jié)合并形成可逆或不可逆的連接,通常,Caspase抑制劑的結(jié)構(gòu)由Caspase識別序列,諸如醛(-CHO)或氟甲基酮(-FMK)的官能團組成。具有醛官能團的胱天蛋白酶抑制劑是可逆的,而具有FMK的抑制劑是不可逆的。半胱天冬酶底物和抑制劑都具有較小的細胞毒性作用,因此,它們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酶抑制劑
抑制劑 | Caspase的種類 | 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 |
多肽熒光標記由于沒有放射性,實驗操作簡單。因此,目前在生物學研究中多肽熒光標記應(yīng)用非常廣泛,多肽熒光標記方法與熒光試劑的結(jié)構(gòu)有關(guān)系,對于有游離羧基的采用的方法與接多肽反應(yīng)相同,也采用HBTU/HOBt/DIEA方法連接。 在N端標記FITC的多肽需經(jīng)歷環(huán)化作用來形成熒光素,通常會伴有最后一個氨基酸的去除,但當有一個間隔器如氨基己酸,或者是通過非酸性環(huán)境將目的多肽從樹脂上切下來時,這種情況可避免在切割的過程中被TFA切割掉。
人們利用利用熒光標記的多肽來檢測目標蛋白的活性,并將 其發(fā)展的高通量活性篩選方法應(yīng)用于疾病治療靶點蛋白的藥物篩選和藥物開發(fā)(例如,各種激 酶、磷酸酶、肽酶等)。
專肽生物能夠提供技術(shù)成熟的各種熒光標記多肽。
下面是一些常見的多肽修飾熒光物質(zhì)結(jié)構(gòu):
FITC標記
FITC(異硫氰酸熒光素)具有比較高的活性,我們公司可以通過兩種方式將FITC標記于多肽 上:(1) 將FITC標記于賴氨酸(Lys)或被選擇性地脫保護的鳥氨酸(ornithine)側(cè)鏈氨基 上;(2) 將FITC標記于多肽N端氨基。
當在N端標記時,建議在最后一個氨基和由異硫氰酸酯與氨基反應(yīng)產(chǎn)生的硫脲鍵之間引入 烷基間隔器(alkyl spacer),如氨基己酸(Ahx)。鏈接切割需要酸性環(huán)境,在N端標記FITC 的多肽需經(jīng)歷環(huán)化作用來形成熒光素,通常會伴有最后一個氨基酸的去除,但當有一個間隔器 如氨基己酸,或者是通過非酸性環(huán)境將目的肽從樹脂上切下來時,這種情況可避免??臻g位阻 被認為是在熒光染料前使用Ahx的主要原因,而不是為什么FITC不能直接偶聯(lián)在多肽上的原因。
Ahx或b-Ala均可作為間隔器用于FITC標記的多肽上。
普通熒光修飾
熒光修飾中文名稱 | N端 | N端帶有l(wèi)inker |
生物素標記多肽 | Biotin- | Biotin-Ahx- |
異硫氰酸熒光素 | FITC- | FITC-Ahx- |
5-羧基熒光素 | 5-FAM- | 5-FAM-Ahx- |
丹磺酰熒光素 | Dansyl- | Dansyl-Ahx- |
5-羧基四甲基羅丹明 | TMR- (TAMRA-) | TMR-Ahx- (TAMRA-Ahx-) |
多肽N端 | 多肽序列中間 | N端帶有l(wèi)inker |
生物素標記多肽 | Biotin- | 多肽C端 |
Lys(Biotin)- | -Lys(Biotin)-- | -Lys(Biotin) |
Lys(FITC)- | -Lys(FITC)- | -Lys(FITC) |
Lys(5-FAM)- | -Lys(5-FAM)- | -Lys(5-FAM) |
Lys(Dansyl)- | -Lys(Dansyl)- | -Lys(Dansyl) |
Lys(TMR)- | -Lys(TMR)- | -Lys(TMR) |
Lys(Dnp)- | -Lys(Dnp)- | -Lys(Dnp) |
專肽常做的熒光物質(zhì)的激發(fā)光波長和發(fā)射光波長??晒﹨⒖歼x擇:
熒光基團 | Ex(nm) | Em(nm) | 熒光基團 | Ex(nm) | Em(nm) |
羥基香豆素 | 325 | 386 | R-phycoerythrin (PE) (489) | 565 | 578 |
丹磺酰氯 | 340 | 578 | Rhodamine Red-X | 560 | 580 |
AMC | 345 | 445 | Tamara | 565 | 580 |
甲氧基香豆素 | 360 | 410 | Alexa fluor 555 | 556 | 573 |
Alexa fluor 系列 | 345 | 442 | Alexa fluor 546 | 556 | 573 |
氨基香豆素 | 350 | 445 | Rox | 575 | 602 |
Dabcyl | 453 | - | Alexa fluor 568 | 578 | 603 |
Cy2 | 490 | 510 | Texas Red | 589 | 615 |
FAM | 495 | 517 | Alexa fluor 594 | 590 | 617 |
Alexa fluor 488 | 494 | 517 | Alexa fluor | 621 | 639 |
FITC | 495 | 519 | Alexa fluor 633 | 650 | 668 |
Alexa fluor 430 | 430 | 545 | Cy5 (625) | 650 | 670 |
5-FAM | 492 | 518 | Alexa fluor 660 | 663 | 690 |
Alexa fluor 532 | 530 | 530 | Cy5.5 | 675 | 694 |
HEX | 535 | 556 | TruRed | 490; 675 | 695 |
5-TAMRA | 542 | 568 | Alexa fluor 680 | 679 | 702 |
Cy3 | 550 | 570 | Cy7 | 743 | 767 |
TRITC | 547 | 572 | Cy3.5 | 581 | 596 |
Definition
Caspases are a family of aspartate specific cysteine proteases that play an important role in apoptosis, necrosis and inflammation1.
Discovery
Caspases were first identified in the nematode C. elegans. It was found that the gene ced-3 was required for cell death during C.elegans development2. In 1993, the protein encoded by the ced-3 gene was identified as a cysteine protease and it was found that it had similar properties to the mammalian interleukin-1-beta converting enzyme (ICE) (now known as caspase 1) which at the time was the only known caspase3. Other mammalian caspases were subsequently identified.
Classification
There are three types of apoptotic caspases: initiator, effector and inflammatory caspases. Initiator caspases (e.g. CASP2, CASP8, CASP9 and CASP10) cleave inactive pro-forms of effector caspases, thereby activating them4. Effector caspases (e.g. CASP3, CASP6 and CASP7) in turn cleave other protein substrates within the cell, to trigger the apoptotic process4. Inflammatory caspases are involved in immune response (e.g. CASP1, CASP4, CASP5, CASP11, CASP12 and CASP13). Caspase inhibitors regulate the initiation of this cascade4.
Structural Characteristics
Caspases are synthesized as inactive zymogens or procaspases. Activation of caspases occurs by cleavage of the prodomain in the procaspases5. The caspase catalytic domain is composed of a twisted, mostly parallel ß-sheet sandwiched between two layers of a-helices. Also they contain an active cysteine residue in their catalytic domain5. In addition to the catalytic domain, both inflammatory and initiator caspases carry at their N-termini, one or two copies of CARD or DED modules, which are critical for their activation in vivo. These modules are mainly composed of six antiparallel a-helices, with helices a1–a5 building an a-helical Greek key5. The general structure of a caspase inhibitor is [tetrapeptide]-CO-CH2-X, that binds to the Cys285 in the active site of caspases5.
Mode of action
Caspases cleave the substrate after an Asp residue6. There are several hundred substrates for caspases. Initially activation of initiator caspases occurs as a result of an extrinsic or intrinsic death signal6. Activated initiator caspases cleave effector caspases that in turn cleave the substrate at an Asp residue6. For example, caspase-8 cleaves the pro-apoptotic protein Bid that gets activated and translocates into the mitochondria where it activates other pro-apoptotic proteins, Bax and Bak thus amplifying the death signal6.
Functions
Caspases such as caspase-1 are involved in the activation of pro-inflammatory cytokines such as Interleukin 1 and interleukin 185,6. Caspases play an important role in apoptosis. One of the hallmark feature of apoptotic cell death is genomic disassembly and proteolysis5,6. By cleaving their substartes, caspases inactivate cell cycle progression and DNA repair processes. They also activate several pro-apoptotic proteins5,6. In some cases Caspases’ role in aberrant processing events has shown their involvement in neurodegenerative disorders such as Huntington disease and Alzheimer’s disease6. Some of the final targets of caspases include: nuclear lamins, ICAD/DFF45 (inhibitor of caspase activated DNase or DNA fragmentation factor 45), PARP (poly-ADP ribose polymerase) and PAK2 (P 21-activated kinase 2)6. Caspases are also implicated in embryonic development and T and B cell differentiation7.
References
1. Book: Cells by Benjamin L, Lynne C, Vishwanath RL, George P (207), 536-540.
2. Ellis HM, Horvitz HR (1986). Genetic control of programmed cell death in the nematode C. elegans. Cell, 44(6), 817-29.
3. Yuan J, Shaham S, Ledoux S, Ellis HM and Horvitz HR (1993). The C. elegans cell death gene ced-3 encodes a protein similar to mammalian interleukin-1 beta-converting enzyme. Cell 75: 641–652.
4. Salvesen GS, Riedl SJ (2008). Caspase mechanisms. Adv Exp Med Biol., 615, 13-23.
5. Prior PF and Salvesen GS (2004). The protein structures that shape caspase activity, specificity,activation and inhibition. Biochem. J., 384, 201–232.
6. Nicholson DW (1999). Caspase structure, proteolytic substrates, and function during apoptotic cell death. Cell Death and Differentiation, 6, 1028 ± 1042.
7. Maelfait J, Beyaert R (2008). Non-apoptotic functions of caspase-8. Biochem Pharmacol., 76(11), 1365-73.
Caspase酶對應(yīng)的底物,Caspases(半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶,半胱氨酸依賴性天冬氨酸定向蛋白酶)是一類蛋白酶家族,其功能與凋亡(程序性細胞死亡),壞死和發(fā)燒(炎癥)的過程密切相關(guān)。
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,它們是為細胞凋亡的主要介質(zhì)。多種受體,例如TNF-α 受體,F(xiàn)asL受體,TLR和死亡受體,以及Bcl-2和凋亡抑制劑(IAP)蛋白家族參與并調(diào)節(jié)該caspase依賴性凋亡途徑。一旦Caspase受到上游信號(外部或內(nèi)在)刺激被激活,即會參與執(zhí)行下游蛋白底物的水解作用,并觸發(fā)一系列事件,導致細胞分解,死亡,吞噬作用和細胞碎片的清除。
人Caspases酶
人的Caspases家族基于序列相似性和生物學功能等共性主要可分為三大類:第一類由具有長胱天蛋白酶募集結(jié)構(gòu)域的“炎癥”胱天蛋白酶組成,他們對P4位上的較大的芳香族或疏水性殘基具有親和力。第二類由具有短的前體結(jié)構(gòu)域的“細胞凋亡效應(yīng)”胱天蛋白酶組成,而第三類由具有長的前提結(jié)構(gòu)域的Pap位置具有亮氨酸或纈氨酸底物親和力的“凋亡引發(fā)劑”胱天蛋白酶組成(表1)。
表1. 人胱天蛋白酶的功能分類:
細胞死亡途徑 | 半胱天冬酶類型 | 酵素 | 物種 |
細胞凋亡 | 啟動器 | Caspases 2 | 人與鼠 |
細胞凋亡 | 啟動器 | Caspases 8 | 人與鼠 |
細胞凋亡 | 啟動器 | Caspases 9 | 人與鼠 |
細胞凋亡 | 啟動器 | Caspases 10 | 人的 |
細胞凋亡 | 效應(yīng)器 | Caspases 3 | 人與鼠 |
細胞凋亡 | 效應(yīng)器 | Caspases 6 | 人與鼠 |
細胞凋亡 | 效應(yīng)器 | Caspases 6 | 人與鼠 |
細胞焦亡 | 炎性的 | Caspases 1 | 人與鼠 |
細胞焦亡 | 炎性的 | Caspases 4 | 人的 |
細胞焦亡 | 炎性的 | Caspases 5 | 人的 |
啟動器Caspase和效應(yīng)器Caspase酶
根據(jù)其在凋亡胱天蛋白酶途徑中的作用,胱天蛋白酶可分為兩類:啟動器和效應(yīng)器Caspase酶。啟動器和效應(yīng)器Caspas酶都具有由小亞基和大亞基組成的催化位點,Caspase酶的識別位
凋亡啟動器Caspase酶,例如caspase-2,-8,-9和-10可以啟動caspase激活級聯(lián)反應(yīng)。Caspase-8對于形成死亡誘導信號復(fù)合物(DISC)是必不可少的,并且在激活后,Caspase-8激活下游效應(yīng)子Caspase(例如Caspase 3)并介導線粒體中細胞色素c的釋放。Caspase-8已被證明對IETD肽序列具有相對較高的底物選擇性。凋亡效應(yīng)胱天蛋白酶例如Caspase-3,-6和-7雖然不負責啟動級聯(lián)途徑,但是當被激活時,它們在級聯(lián)的中間和后續(xù)步驟中起著不可或缺的作用。Caspase-3(CPP32 / apopain)是關(guān)鍵效應(yīng)器,因為它放大了來自啟動器Caspase的信號,使用對Caspase-3有選擇性的DEVD肽序列對活化的Caspase-3進行檢測,可以檢測Caspase-3的活性。
Caspase酶底物和抑制劑
Caspase底物和抑制劑由兩個關(guān)鍵成分組成:Caspase識別序列和信號產(chǎn)生或蛋白酶抑制基序。不同Caspase識別序列不同,一般由三個或四個氨基酸組成(表2)。Caspase酶識別序列的N端通常有乙?;ˋc)或碳苯甲氧基(Z)基團修飾,以增強膜的通透性。對應(yīng)的Caspase識別特定的肽序列為其酶促反應(yīng)切割位點,釋放產(chǎn)生信號或抑制信號的基序。Caspase的顯色和熒光底物均以相似的方式起作用,其中底物的信號或顏色強度與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 | 對應(yīng)的Caspase的種類 |
IETD | Ile-Glu-Thr-Asp | Caspase 8,顆粒酶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酶的顯色底物
Caspase的顯色底物是有Caspase識別序列及生色基團組成,常見的生色團有pNA(對硝基苯胺或4-硝基苯胺),可使用酶標儀或分光光度計在405 nm處進行光密度檢測。
表3. Caspase的顯色底物
底物 | Caspase | 吸收(nm) | 顏色 |
Ac-DEVD-pNA * CAS 189950-66-1 * | 半胱天冬酶3 | 405 nm | 黃色 |
Z-DEVD-pNA | 半胱天冬酶3 | 405 nm | 黃色 |
Z-IETD-pNA * CAS 219138-21-3 * | 半胱天冬酶8,顆粒酶B | 405 nm | 黃色 |
Caspase的熒光底物
Caspase的熒光底物的結(jié)構(gòu)包含與半胱天冬酶識別相關(guān)的熒光團,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,但由于兩步裂解過程,其動態(tài)范圍更窄。 建議將R110標記的Caspase底物用于終點法測定,而將AMC和AFC標記的 Caspase底物用于動力學測定。
圖.從左到右,分別是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的激發(fā)和發(fā)射光譜。
表4.熒光半胱天冬酶底物。
底物名稱 | 對應(yīng)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,顆粒酶B | 376 | 482 | 17000 | 0.53 |
Z-IETD-AFC * CAS 219138-02-0 * | 半胱天冬酶8,顆粒酶B | 376 | 482 | 17000 | 0.53 |
注意:
1.ε=在其最大吸收波長處的摩爾消光系數(shù)(單位= cm -1M -1)。
2.Φ=水性緩沖液(pH 7.2)中的熒光量子產(chǎn)率。
Caspase抑制劑
Caspase抑制劑能與Caspase的活性位點結(jié)合并形成可逆或不可逆的連接,通常,Caspase抑制劑的結(jié)構(gòu)由Caspase識別序列,諸如醛(-CHO)或氟甲基酮(-FMK)的官能團組成。具有醛官能團的胱天蛋白酶抑制劑是可逆的,而具有FMK的抑制劑是不可逆的。半胱天冬酶底物和抑制劑都具有較小的細胞毒性作用,因此,它們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酶抑制劑
抑制劑 | Caspase的種類 | 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 |
多肽Ac-Ile-Glu-Thr-Asp-AFC的合成步驟:
1、合成CTC樹脂:稱取2.95g CTC Resin(如初始取代度約為0.44mmol/g)和1.56mmol Fmoc-Asp(OtBu)-OH于反應(yīng)器中,加入適量DCM溶解氨基酸(需要注意,此時CTC樹脂體積會增大好幾倍,避免DCM溶液過少),再加入3.89mmol DIPEA(Mw:129.1,d:0.740g/ml),反應(yīng)2-3小時后,可不抽濾溶液,直接加入1ml的HPLC級甲醇,封端半小時。依次用DMF洗滌2次,甲醇洗滌1次,DCM洗滌一次,甲醇洗滌一次,DCM洗滌一次,DMF洗滌2次(這里使用甲醇和DCM交替洗滌,是為了更好地去除其他溶質(zhì),有利于后續(xù)反應(yīng))。得到 Fmoc-Asp(OtBu)-CTC Resin。結(jié)構(gòu)圖如下:
2、脫Fmoc:加3倍樹脂體積的20%Pip/DMF溶液,鼓氮氣30分鐘,然后2倍樹脂體積的DMF 洗滌5次。得到 H2N-Asp(OtBu)-CTC Resin 。(此步驟脫除Fmoc基團,茚三酮檢測為藍色,Pip為哌啶)。結(jié)構(gòu)圖如下:
3、縮合:取3.89mmol Fmoc-Thr(tBu)-OH 氨基酸,加入到上述樹脂里,加適當DMF溶解氨基酸,再依次加入7.79mmol DIPEA,3.7mmol HBTU。反應(yīng)30分鐘后,取小樣洗滌,茚三酮檢測為無色。用2倍樹脂體積的DMF 洗滌3次樹脂。(洗滌樹脂,去掉殘留溶劑,為下一步反應(yīng)做準備)。得到Fmoc-Thr(tBu)-Asp(OtBu)-CTC Resin。氨基酸:DIPEA:HBTU:樹脂=3:6:2.85:1(摩爾比)。結(jié)構(gòu)圖如下:
4、依次循環(huán)步驟二、步驟三,依次得到
H2N-Thr(tBu)-Asp(OtBu)-CTC Resin
Fmoc-Glu(OtBu)-Thr(tBu)-Asp(OtBu)-CTC Resin
H2N-Glu(OtBu)-Thr(tBu)-Asp(OtBu)-CTC Resin
Fmoc-Ile-Glu(OtBu)-Thr(tBu)-Asp(OtBu)-CTC Resin
以上中間結(jié)構(gòu),均可在專肽生物多肽計算器-多肽結(jié)構(gòu)計算器中,一鍵畫出。
最后再經(jīng)過步驟二得到 H2N-Ile-Glu(OtBu)-Thr(tBu)-Asp(OtBu)-CTC Resin,結(jié)構(gòu)如下:
5、乙酸酐反應(yīng)連接:在上述樹脂中,加入適當DMF后,再加入3.89mmol 乙酸酐到樹脂中,再加入7.79mmol DIPEA、3.7mmol HBTU,鼓氮氣反應(yīng)30分鐘。用2倍樹脂體積的DMF 洗滌3次樹脂(洗滌樹脂,去掉殘留溶劑,為下一步反應(yīng)做準備)。 得到Ac-Ile-Glu(OtBu)-Thr(tBu)-Asp(OtBu)-CTC Resin。 結(jié)構(gòu)如下:
6、全保護切割:配置0.5%TFA/DCM溶液,溶液體積約為樹脂體積的3倍。再次用DCM洗滌樹脂2遍(去除殘留DMF),后將配置好的溶液倒入到反應(yīng)器中,反應(yīng)30分鐘。抽濾樹脂,收集濾液(此時多肽已經(jīng)從樹脂上分離,存在于濾液中)。多肽序列為 Ac-Ile-Glu(OtBu)-Thr(tBu)-Asp(OtBu)-CTC Resin。 在濾液中添加DIEPA,調(diào)PH至7-8。用飽和NaHCO3洗滌濾液,分離出DCM層溶液??蛇m當旋蒸DCM層溶液,減少有機溶劑。再次加入1或2倍體積的乙酸乙酯,用稀HCl溶液調(diào)PH至微酸性,將多肽從DCM層萃取到乙酸乙酯層。用飽和NaCl洗滌2次乙酸乙酯層。用無水硫酸鎂吸收乙酸乙酯層的水分。通過減壓旋蒸,直接將乙酸乙酯完全旋蒸掉,得到晶體狀固體多肽,用于下一步C端反應(yīng)。或通過減壓旋蒸保留適量乙酸乙酯的溶液體積,加入冰乙醚析出 多肽,然后對多肽進行烘干操作即可用于下一步C端反應(yīng)。Ac-Ile-Glu(OtBu)-Thr(tBu)-Asp(OtBu)-COOH的結(jié)構(gòu)圖如下。
7、7-氨基-4-三氟甲基香豆素反應(yīng)連接:在上述樹脂中,加入適當DMF后,再加入3.89mmol 7-氨基-4-三氟甲基香豆素到樹脂中,再加入7.79mmol DIPEA、3.7mmol HBTU,鼓氮氣反應(yīng)30分鐘。用2倍樹脂體積的DMF 洗滌3次樹脂(洗滌樹脂,去掉殘留溶劑,為下一步反應(yīng)做準備)。 得到 Ac-Ile-Glu(OtBu)-Thr(tBu)-Asp(OtBu)-AFC。 結(jié)構(gòu)如下:
8、切割:6倍樹脂體積的切割液(或每1g樹脂加8ml左右的切割液),搖床搖晃 2小時,過濾掉樹脂,用冰無水乙醚沉淀濾液,并用冰無水乙醚洗滌沉淀物3次,最后將沉淀物放真空干燥釜中,常溫干燥24小試,得到粗品Ac-Ile-Glu-Thr-Asp-AFC。結(jié)構(gòu)圖見產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖。
切割液選擇: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%
(前兩種適合沒有容易氧化的氨基酸,例如Trp、Cys、Met。第三種適合幾乎所有的序列。)
9、純化凍干:使用液相色譜純化,收集目標峰液體,進行凍干,獲得蓬松的粉末狀固體多肽。不過這時要取小樣復(fù)測下純度 是否目標純度。
10、最后總結(jié):
杭州專肽生物技術(shù)有限公司(ALLPEPTIDE http://amynixphotography.com)主營定制多肽合成業(yè)務(wù),提供各類長肽,短肽,環(huán)肽,提供各類修飾肽,如:熒光標記修飾(CY3、CY5、CY5.5、CY7、FAM、FITC、Rhodamine B、TAMRA等),功能基團修飾肽(疊氮、炔基、DBCO、DOTA、NOTA等),同位素標記肽(N15、C13),訂書肽(Stapled Peptide),脂肪酸修飾肽(Pal、Myr、Ste),磷酸化修飾肽(P-Ser、P-Thr、P-Tyr),環(huán)肽(酰胺鍵環(huán)肽、一對或者多對二硫鍵環(huán)),生物素標記肽,PEG修飾肽,甲基化修飾肽
以上所有內(nèi)容,為專肽生物原創(chuàng)內(nèi)容,請勿發(fā)布到其他網(wǎng)站上。