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多肽是由多个氨基酸通过肽键连接形成的化合物,是生物体中普遍存在的小分子活性物质,它们作为激素、神经递质、生长因子等参与多种生命活动。近年来,人们对多肽的研究也日渐深入,例如抗菌肽(Antibacterial peptides,ABPs)具有广谱抗菌活性,可以快速杀灭革兰氏阳性菌,革兰氏阴性菌,真菌,寄生虫等。Cecropin类抗菌肽作用于细胞膜,可以形成跨膜离子通道,破坏细胞膜完整性,从而杀死细胞;抗癌肽(Anticancer peptides,ACPs)主要通过诱导细胞凋亡、破坏细胞的膜结构,改变细胞周围或细胞内pH以及增强免疫应答等多种机制来抑制癌细胞增殖。
传统的铂类、紫杉醇类等一线肿瘤治疗药物具有毒副作用大,存在多药耐药等缺点,而癌肽生物活性强,特异性高,对正常细胞的毒性较低,更加高效、安全,并且不易在体内聚集。因此抗癌肽是目前抗肿瘤新药研究的一大热点。
从生物体中获得抗菌肽,抗癌肽正成为一种流行的多肽筛选方法。例如2022年3月,中科院微生物所发表在Nature Biotechnology上的论文Identification of antimicrobial peptides from the human gut microbiome using deep learning(注:该论文也提及了微生信,大家可以找找看),利用深度学习方法,构建了从人类肠道微生物组挖掘潜在新型抗菌肽的模型,总计挖掘并合成了216种潜在的新型抗菌肽,其中83.8%具有抗菌活性。
无论通过何种方法(质谱、预测等),在好不容易拿到多肽序列后,我们都可以对其进行毒性预测,以确保其对生物体没有毒性,然后再对其进行深入研究,若有毒性,我们可以通过对其氨基酸进行突变的方式,模拟出很多的多肽类似物,并进一步进行挑选和过滤。经过查询,我们找到了一个已经存在快10年的多肽毒性预测和突变设计网络服务器 – ToxinPred。
这里,我们就带大家来使用下这个在线工具。
1, 打开网站
使用浏览器打开https://webs.iiitd.edu.in/raghava/toxinpred/index.html
ToxinPred的主要特征包括:1)设计多肽,利用氨基酸突变设计多肽类似物;2)批量预测多肽是否具有毒性;3)优化多肽序列,找到毒性最小或者最大的多肽;4)预测理化性质。
2,针对一条多肽进行设计
1)点击导航栏的“Design Peptide”,在输入框输入多肽序列,选择参数,包括预测方法,阈值等,然后点击“Run Analysis”按钮。
2) 预测和突变设计结果
结果上半部分为所提交的多肽的预测结果,Non-Toxin或者Toxin,以及一些理化性质预测结果。
结果下半部分为以所提交的多肽为基础,对其单个氨基酸进行突变后的预测结果,因此可以用来进行多肽设计。
3,多条多肽批量预测
1)点击导航栏的“Batch submission”,在输入框输入N条多肽序列(fasta格式),选择参数,包括预测方法,阈值等,然后点击“Run Analysis”按钮。
2)预测结果
结果包括了所提交的5条多肽的预测结果:Non-Toxin或者Toxin,以及一些理化性质预测结果。
使用非常简单,需要阅读原文从而深入了解网络工具背后支撑的数据库,算法的读者可以参考原文:In silico Approach for Predicting Toxicity of Peptides and Proteins. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0073957
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