什么是蛋白质结构分析

蛋白质的功能直接取决于其结构、与其他蛋白质的相互作用以及在细胞、组织和器官中的位置。蛋白质组学对蛋白质的结构和功能进行了大规模研究，这些研究能识别与特定疾病状态相关的蛋白生物标志物，为治疗提供了潜在靶点。通过了解蛋白质结构以及对蛋白质位置、表达水平和相互作用作图得到了有意义的信息，可用于推断蛋白质功能。 

肽和蛋白质的区别

肽与蛋白质之间的区别并不总是显而易见，但理解这一点很重要。事实上，肽和蛋白质在本质上是相同的，都是由通过肽键连接在一起的氨基酸组成。然而，蛋白质和肽之间的根本差异超出了任意长度阈值。仔细观察，它们在结构、功能和治疗用途上有所不同。  

结构

蛋白质

蛋白质的长度至少有 50 个，通常超过 100 个氨基酸，由多个肽亚基组成。蛋白质有四级结构，包括一级（氨基酸序列）、二级（α螺旋和β折叠等结构）、三级（由氨基酸侧链之间的相互作用决定的三维结构）和四级（氨基酸复合物）多个蛋白质亚基）。

肽

肽是一条短链氨基酸，长度通常在 2 到 50 个氨基酸之间。肽结构不太复杂。根据氨基酸组成，蛋白质和肽都可以具有疏水性和亲水性区域。蛋白质的结构有助于其功能。其他蛋白质的活性可以影响结构的修饰，例如在蛋白质形成三级形状后引起磷酸化的蛋白激酶。这些修饰可以逆转，以在活性和非活性形式之间切换蛋白质。通过使用化学支架来约束肽的结构，可以赋予肽一些蛋白质的二级结构。这扩展了肽作为药物的能力。

功能

蛋白质

蛋白质是组织和器官的结构和功能成分。蛋白质基本上是所有细胞功能所必需的，并且其功能也多种多样。    

酶催化并加速维持生命所需的反应。例如，DNA 复制需要多种酶，包括 DNA 聚合酶、DNA 引物酶、DNA 解旋酶、DNA 连接酶和拓扑异构酶。酶通常需要辅因子才能有效发挥作用。例如，酪氨酸酶依赖于其辅助因子铜，以促进产生色素黑色素的反应。

抗体，例如免疫球蛋白 G (IgG)，是通过识别和结合外来抗原来保护宿主免受病原体侵害的蛋白质。自身抗体是针对体内天然存在的蛋白质产生的抗体，可导致自身免疫性疾病。

结构蛋白，例如肌动蛋白，提供细胞和组织结构。同时，其他收缩蛋白，例如肌球蛋白，可以促进肌肉收缩。  

信使蛋白以旁分泌、自分泌和内分泌方式传递信号。几种生长因子是信使蛋白的例子。同时，蛋白质也是识别特定配体（信号分子）的受体，并通过启动一个或多个信号级联反应以及随后的生物反应来做出反应。

转运蛋白在整个细胞和细胞之间转运小分子。跨膜蛋白允许选择性地将分子转运进出细胞。

肽

虽然肽的功能可能不像蛋白质那样多样化，但它们对于生物功能来说是重要的。肽作为信号分子，包括神经肽、肽激素和多肽生长因子。

肽激素通过与膜结合受体结合在细胞之间传递信号。胰岛素是一种由胰腺β细胞分泌的肽激素，有助于葡萄糖的摄取和储存。  

催产素是一种由下丘脑神经元产生并由垂体分泌的神经肽，参与多种神经功能以及其他全身作用，例如预防心血管疾病。

肽生长因子，包括TGF-β，对于增殖、分化和许多细胞功能至关重要。  

疗法

一般来说，蛋白质越短，它就越不稳定。因此，肽在有效治疗传递方面比蛋白质存在更大的问题。 PODS 技术的开发是为了解决这些不稳定问题，并且已被证明可以使生长因子发挥持久作用来治疗软骨损伤。

蛋白质

蛋白质既是治疗策略的目标，也是治疗方法本身。 G 蛋白偶联受体 (GPCR) 可能是治疗中具针对性的蛋白质。这可能是由于它们涉及多种生理功能。  蛋白质本身也可以用作治疗剂。多种单克隆抗体对医学产生了革命性的影响，并已被开发用于治疗包括癌症在内的一系列疾病。例如，Keytruda 等免疫阻断抑制剂就是抗体。此外，生长因子等蛋白质药物已被开发用于再生应用。

肽

肽作为治疗药物最近受到了越来越多的关注，尽管自 1922 年引入胰岛素治疗 1 型糖尿病以来，肽就已被用于此目的。如今，已有超过 80 种肽药物可供选择。由于许多肽充当 GPCR 的配体，因此正在研究或目前有多种针对 GPCR 蛋白的肽疗法。肽在其他疾病领域也具有功效，特别是传染病，并且正在开发用于解决日益严重的抗菌药物耐药性问题。  

图片：免疫球蛋白超家族成员 8。图片来源：Alphafold