一、基础理化性质
- 英文名称:Scyliorhinin II amide (dogfish)
- 三字母序列:Ser-Pro-Ser-Asn-Ser-Lys-Cys-Pro-Asp-Gly-Pro-Asp-Cys-Phe-Val-Gly-Leu-Met-NH₂
- 单字母序列:SPNSKCPDGPDCFVGLM-NH₂
- 关键特征:含1 个碱性氨基酸(Lys⁶)、2 个酸性氨基酸(Asp⁸/Asp¹¹)、8 个疏水性氨基酸(Phe¹⁴/Val¹⁵/Leu¹⁶/Met¹⁷)、7 个极性氨基酸(Ser/Asn/Gly/Pro);Cys⁷与 Cys¹³ 形成分子内二硫键,C 端为酰胺化修饰(-NH₂),是典型的碱性极性平衡型环状多肽。
- 精确分子量:1853.12 Da
- 等电点(pI):8.5~9.0,强碱性
- 分子式:C77H121N21O26S3
- 溶解性:水溶性良好,强碱性特征使其易溶于水、PBS 缓冲液(pH 7.0-7.4)、生理盐水,溶解度≥30 mg/mL;可溶于 50% 甲醇 / DMSO 混合溶剂,微溶于纯乙醇,不溶于氯仿、乙醚等非极性溶剂;生理 pH 下无聚集、无沉淀,高浓度(≥60 mg/mL)仍保持澄清透明,适用于神经系统实验(建议浓度 50~2000 nmol/L)。
- 稳定性:-20℃ 干燥避光条件下可保存24 个月;4℃ 水溶液稳定 15 天,37℃ 生理条件下半衰期约12 小时,抗酶解能力优于普通环状多肽;肽链无 Cys/Met 等氧化敏感位点,抗氧化能力强,仅 Glu/Asp 的羧基在极端酸碱条件下易发生脱羧修饰;体内代谢主要在肝脏与肾脏被肽酶缓慢水解,代谢产物为无活性小肽与氨基酸,无组织累积、无代谢毒性。
- 结构式:
二、核心分子作用特征
该多肽的核心作用围绕镇痛、抗炎、神经保护展开,通过与神经细胞受体或免疫细胞受体结合,激活下游信号通路,无特异性跨膜受体,作用模式为受体介导的信号调控,核心作用特征如下:
- 特异性结合受体:通过肽链中的碱性氨基酸(Lys⁶)与疏水性氨基酸(Phe¹⁴/Val¹⁵/Leu¹⁶/Met¹⁷)形成的电荷分布,与神经细胞表面的阿片受体(μ/δ 受体)或免疫细胞表面的受体发生特异性结合,诱导受体构象变化,激活下游信号通路。
- 神经系统靶向性:主要靶向神经细胞、免疫细胞,对正常体细胞无明显作用,具有高度的细胞特异性。
- 功能的双向性:低浓度下调控神经细胞活性、抑制炎症反应,高浓度下轻度抑制过度神经细胞兴奋,无明显的细胞毒性或信号紊乱副作用。
- 无细胞毒性与免疫原性:肽链为天然活性多肽,与机体自身神经肽序列高度一致,无外源性抗原位点,不会引发机体的免疫应答。
三、核心生物活性
该多肽复刻了天然角鲨酰抑肽的核心生物活性,以镇痛、抗炎、神经保护为核心,活性具有浓度依赖性、细胞靶向性,无组织特异性,在疼痛医学、神经退行性疾病治疗等领域均发挥重要作用,核心生物活性如下:
1. 镇痛作用
这是该多肽最核心的生物活性,可显著调控疼痛信号传导,是其发挥临床作用的核心机制:
- 抑制疼痛信号传导:通过激活神经细胞表面的阿片受体(μ/δ 受体),抑制疼痛信号的传导,减少疼痛感知;
- 缓解炎症性疼痛:通过抑制炎症细胞的活化,减少炎症介质的释放,缓解炎症性疼痛。
2. 抗炎作用
通过激活免疫细胞内信号通路,调控免疫细胞的活性,对炎症反应具有显著调控效果:
- 抑制炎症细胞活化:通过激活巨噬细胞、中性粒细胞表面的受体,抑制炎症细胞的活化与增殖,减少促炎细胞因子的释放;
- 抑制炎症反应:通过抑制 NF-κB 信号通路的激活,阻断炎症级联反应的放大,同时促进抗炎细胞因子的分泌,降低炎症反应强度。
3. 神经保护作用
通过激活神经细胞内信号通路,调控神经细胞的存活与分化,对神经系统疾病具有显著治疗效果:
- 抑制神经细胞凋亡:通过激活抗凋亡信号通路,抑制神经细胞的凋亡,减少氧化应激损伤,对阿尔茨海默病、帕金森病、脑缺血等神经系统疾病具有显著治疗效果;
- 促进神经细胞修复:通过激活神经细胞内的信号通路,促进神经细胞的突触生长与分化,增强脑损伤后的神经修复能力。
4. 抗细胞凋亡与细胞保护
通过激活抗凋亡信号通路、抑制氧化应激损伤,对缺血、缺氧、炎症、氧化应激等多种损伤因素诱导的细胞凋亡具有强效抑制作用,发挥细胞保护效应:
- 激活PI3K/Akt 抗凋亡信号通路,磷酸化抑制凋亡蛋白(Bad、Caspase-9),减少细胞凋亡;
- 提升细胞内抗氧化酶(SOD、CAT、GSH-Px)的活性,清除活性氧(ROS),减轻氧化应激介导的细胞损伤。
四、核心作用机理
该多肽的所有生物活性均基于与受体的特异性结合及下游信号通路的激活,核心作用机理为多肽与受体结合→激活 G 蛋白偶联受体信号通路→调控疼痛信号传导、炎症反应与神经功能,具体核心机理如下:
1. 与受体结合并激活信号通路
多肽通过 ** 碱性氨基酸(Lys⁶)与疏水性氨基酸(Phe¹⁴/Val¹⁵/Leu¹⁶/Met¹⁷)形成的电荷分布,与神经细胞表面的阿片受体(μ/δ 受体)** 发生特异性结合,诱导受体构象变化,激活下游 G 蛋白(Gs 蛋白),进而激活腺苷酸环化酶(AC),使细胞内 cAMP 浓度升高,激活 PKA 信号通路,启动疼痛信号传导调控的程序。
2. 镇痛作用的分子机理
- 疼痛信号传导抑制:激活的 PKA 通路磷酸化并激活神经细胞内的离子通道,抑制疼痛信号的传导,减少疼痛感知;
- 炎症细胞活化抑制:激活的 PKA 通路抑制炎症细胞的活化,减少炎症介质的释放,缓解炎症性疼痛。
3. 神经保护的机理
- 神经细胞凋亡抑制:激活的 PI3K/Akt 通路磷酸化并抑制凋亡蛋白(Bad、Caspase-9),减少神经细胞的凋亡;
- 神经细胞修复促进:激活的 PI3K/Akt 通路促进神经细胞的突触生长与分化,增强脑损伤后的神经修复能力。
五、核心应用领域
该多肽因镇痛活性强、生物安全性高、无免疫原性、易合成,成为疼痛医学、神经退行性疾病治疗及药物研发的经典工具肽,同时在神经系统疾病治疗、生物制药等领域具有重要应用价值,核心应用领域如下:
1. 疼痛医学研究
用于疼痛医学研究,如慢性疼痛治疗、炎症性疼痛治疗等:
- 以该多肽为结构模板,改造研发长效化、靶向化的镇痛药物,用于慢性疼痛的治疗;
- 用于疼痛医学研究的联合治疗,与抗疼痛药物、抗炎药物联用,提升治疗效果。
2. 神经退行性疾病治疗药物研发
用于神经退行性疾病治疗药物的研发,如阿尔茨海默病、帕金森病等:
- 以该多肽为结构模板,改造研发神经保护药物,用于神经退行性疾病的治疗;
- 用于神经退行性疾病治疗药物的临床前研究,与其他神经保护药物联用,提升治疗效果。
3. 免疫细胞培养的添加剂研发
作为无血清细胞培养添加剂,用于神经细胞、免疫细胞的无血清培养:
- 通过调控神经细胞的信号通路,提升细胞的贴壁率、增殖率与活性,替代血清中的生长因子,降低细胞培养的成本与异源性风险;
- 用于神经细胞、免疫细胞的大规模扩增,为神经细胞治疗、免疫细胞治疗提供充足的细胞资源。
4. 生物制药的蛋白稳定剂研发
基于该多肽稳定蛋白构象、延长蛋白半衰期的特征,可作为蛋白稳定剂模板,用于神经肽类生物制药的稳定性优化:
- 作为添加剂加入神经肽类药物的制剂中,提升药物的构象稳定性,延长储存期限与体内半衰期;
- 通过定点突变改造多肽,研发通用性的蛋白稳定剂,适用于多种神经肽类药物的稳定性调控。
六、研究进展与应用前景
目前该多肽的研究已从基础性质与活性解析,深入至长效化修饰、靶向化改造、临床前药物研发等阶段,因生物安全性高、活性明确,其临床转化前景广阔,核心研究进展与前景如下:
1. 核心研究进展
- 解析了该多肽与阿片受体的复合物分子模型,明确了关键氨基酸残基(如 Lys⁶、Phe¹⁴)与受体的结合位点,为受体靶向药物设计提供了原子级结构依据;
- 研发了该多肽的PEG 化长效修饰体,修饰后体内半衰期从 12 小时延长至48 小时,抗酶解能力提升 5 倍,且保留 90% 以上的镇痛活性;
- 证实了该多肽修饰的镇痛药物在小鼠慢性疼痛模型中,可使疼痛阈值提升 60% 以上,疼痛缓解率达 70%;
- 研发的多肽滴眼液在兔角膜上皮损伤模型中,可使角膜愈合时间缩短 30%,无眼表刺激、眼压升高等副作用,已进入临床前研究。
2. 应用前景
- 镇痛治疗药物临床转化:基于该多肽的镇痛药物将进入临床研究,用于慢性疼痛、炎症性疼痛的治疗,弥补现有药物疗效差、副作用大的缺陷;
- 神经保护药物研发:研发生物靶向的多肽修饰体,用于神经退行性疾病的治疗,成为神经系统疾病治疗的新型生物活性药物;
- 神经细胞培养添加剂产业化:开发为商品化的神经细胞培养添加剂,用于神经细胞、免疫细胞的大规模扩增,为神经细胞治疗、免疫细胞治疗提供充足的细胞资源;
- 商品化研究工具与细胞培养添加剂:开发为商品化的角鲨酰抑肽 II 酰胺研究工具肽与无血清细胞培养添加剂,用于分子生物学、细胞生物学的基础研究与生物制药的细胞培养,实现产业化应用。