2026-05-26 12:06:05, 小 M MedChemExpress (MCE)
偶联药物 ADC、PDC、RDC…火得一塌糊涂!多肽!也凭借其高选择性与良好的生物活性,成为新一代偶联技术中备受关注的载体之一。本期,就随小 M 一起了解多肽偶联是如何实现的:从偶联的基本原理、不同偶联策略,到偶联方式及应用案例,帮大家一一梳理~
Section.01
多肽偶联原理与策略
多肽偶联 (Peptide conjugation) 指将多肽与另一种功能性分子,如小分子药物、荧光分子、抗体,或纳米颗粒通过化学方式形成复合物的过程。偶联的核心在于通过特定的化学反应基团将两种分子共价结合。
多肽是以氨基酸为基本单位、通过肽键连接形成的化合物,因此常含有多个反应活性基团。常用于偶联的多肽反应基团包括 N 端氨基 (-NH₂) 、C 端羧基 (-COOH) 、赖氨酸侧链氨基 (-NH₂) 、半胱氨酸侧链巯基 (-SH) 等。也可以在多肽中先引入叠氮 (-N3) 、炔基等反应活性基团,再进行偶联。
图 2. α-氨基酸、赖氨酸 (Lys) 、谷氨酸 (Glu) 、半胱氨酸 (Cys) 与多肽结构示意图,蓝色:反应活性基团。
常用的偶联策略包括:酰胺键偶联、氨基-NHS 酯反应、巯基-马来亚酰胺反应、点击化学、AcBr-巯基反应[1][2][3]。
1. 酰胺键偶联
通过分子上的氨基 (-NH2) 与分子上的羧基 (-COOH) 反应形成稳定的酰胺键,是最常用的偶联方法之一。
图 3. 氨基 (-NH2) 与羧基 (-COOH) 形成酰胺键,蓝色表示反应活性基团,红色表示偶联后结构。
2. 氨基-NHS 酯反应
利用 NHS (N-羟基琥珀酰亚胺) 活化羧基生成 NHS 酯,使其更容易与多肽的氨基结合,该反应高效且条件温和。
图 4. 氨基 (-NH2) 与 NHS 酯形成酰胺键,蓝色表示反应活性基团,红色表示偶联后结构。
3. 巯基-马来亚酰胺反应
多肽上的巯基 (–SH) 可以与马来亚酰胺基团 (maleimide) 特异性结合,常用于带有半胱氨酸的多肽,实现选择性偶联。
图 5. 巯基 (-SH) 与马来亚酰胺基团形成硫醚键,蓝色表示反应活性基团,红色表示偶联后结构。
4. 点击化学
• 点击化学 (Click Chemistry) 是一类化学反应的统称,特点是高效、选择性强、条件温和,就像“点击一下”就能将两个分子牢牢连接在一起。在多肽偶联中,CuAAC 和 SPAAC 体系是最常用的点击化学方案。
• CuAAC (Cu-catalysed azide–alkyne cycloaddition,铜催化叠氮-炔环加成) 是最经典的点击化学反应之一。通过分子中的叠氮基 (–N₃) 与末端炔基 (–C≡CH) 在 Cu (I) 催化下发生环加成反应,生成稳定的 1,2,3-三唑环 (图 6A) 。该反应条件温和、选择性高、产率高,但缺点是需要铜催化,对蛋白与细胞具有一定毒性,更适合体外研究。
• SPAAC(strain-promoted azide–alkyne cycloaddition,无铜应变促进叠氮-炔环加成) 是一种无铜点击化学方案,利用带有环张力的炔基 (如环辛炔) 与叠氮基自发发生环加成反应 (图 6B) 。该反应无需催化剂,可用于活细胞标记、体内成像等场景。
图 6. CuAAC 与 SPAAC 反应机理,蓝色表示反应活性基团,红色表示偶联后结构。
5. AcBr-巯基反应
通过分子中的溴乙酰基 (-AcBr) 与巯基 (-SH) 反应形成稳定的硫醚键,这也是一种常用的巯基偶联策略。
图 7. 溴乙酰基与巯基反应机理,蓝色表示反应活性基团,红色表示偶联后结构。
Section.02
定点偶联与非定点偶联
在多肽偶联中,根据连接位置是否可控,通常分为定点偶联与非定点偶联。
多肽定点偶联 (Site-specific conjugation) 是指在多肽的特定位置 (如某个氨基酸位点) 发生偶联,从而生成单一产物,具有良好的重复性,更符合药物开发的要求。非定点偶联 (Random conjugation) 是指在所有可反应的位点随机发生反应,生成混合产物。
定点偶联可以通过特定残基引入。例如,在 Peptide 2 中,可反应的活性基团有氨基、巯基与羧基。选择巯基或 C 端羧基偶联另一功能性分子,可以实现定点偶联;而 Peptide 2 含有 3 个氨基,直接通过氨基反应时,肽的 N 端与 Lys1 及 Lys2 位点都可能发生反应。如果希望在 N 端引入偶联分子,则可以先将 Lys 上的残基进行保护,使其失去反应活性,从而实现 N 端的定点偶联 (图 8) 。
图 8. Peptide 2 结构示意图。颜色标记为反应活性基团:蓝色-氨基,红色-巯基,紫色-羧基。
Section.03
多肽偶联应用
与实施案例
通过偶联,可以将多肽与不同的功能性分子,如小分子药物、抗体、载体蛋白、荧光分子、纳米材料等连接在一起,旨在提高药物的靶向性、改善分子稳定性与半衰期,或赋予分子新的功能。
因此,多肽偶联也常被应用于药物开发、分子成像、材料科学、分子机制研究等领域。
在现代生物医药与功能材料研究中,偶联已成为连接“分子识别”与“功能实现”的关键桥梁。通过合理选择偶联位点与化学策略,不仅可以精准调控分子的结构与活性,还能够显著拓展多肽在药物递送、分子成像及纳米技术等领域的应用潜力。
MCE 拥有专业的研发团队和先进的设备,可提供多肽合成及多肽偶联相关的定制服务,进行相关的检测分析,如纯度、结构和含量分析等,为您提供优质的产品!
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