Biomolecular degradation plays a key role in proteostasis. Typically, proteolytic enzymes degrade proteins into smaller peptides by breaking amino acid bonds between specific residues. Cleavage around proline residues is often missed and requires highly specific enzymes for peptide processing due to the cyclic proline side-chain. However, degradation can occur spontaneously (i.e. in the absence of enzymes). In this study, the influence of the first residue on the stability of a series of penultimate proline containing peptides, with the sequence Xaa–Pro–Gly–Gly (where Xaa is any amino acid), is investigated with mass spectrometry techniques. Peptides were incubated as mixtures at various solution temperatures (70℃ to 90℃) and were periodically sampled over the duration of the experiment. At elevated temperatures, we observe dissociation after the Xaa–Pro motif for all sequences, but at different rates. Transition state thermochemistry was obtained by studying the temperature-dependent kinetics and although all peptides show relatively small differences in the transition state free energies (∼95 kJ/mol), there is significant variability in the transition state entropy and enthalpy. This demonstrates that the side-chain of the first amino acid has a significant influence on the stability of the Xaa–Pro sequence. From these data, we demonstrate the ability to simultaneously measure the dissociation kinetics and relative transition state thermochemistries for a mixture of peptides, which vary only in the identity of the N-terminal amino acid.

中文翻译：

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通过基于质谱的技术监测肽混合物的稳定性

生物分子降解在蛋白质稳态中起着关键作用。通常，蛋白水解酶通过破坏特定残基之间的氨基酸键将蛋白质降解为较小的肽。由于环脯氨酸侧链，脯氨酸残基周围的切割经常被遗漏，并且需要高度特异性的酶来处理肽。然而，降解可以自发地发生（即在没有酶的情况下）。在这项研究中，第一个残基对一系列序列为 Xaa–Pro–Gly–Gly（其中 Xaa 是任何氨基酸）的含脯氨酸的倒数第二个肽的稳定性的影响，通过质谱技术进行了研究。肽作为混合物在不同溶液温度（70℃至 90℃）下孵育，并在实验期间定期取样。在高温下，我们观察到所有序列在 Xaa-Pro 基序后的解离，但速率不同。过渡态热化学是通过研究温度依赖性动力学获得的，尽管所有肽的过渡态自由能 (~95 kJ/mol) 的差异相对较小，但过渡态熵和焓的变化很大。这表明第一个氨基酸的侧链对 Xaa-Pro 序列的稳定性有显着影响。从这些数据中，我们证明了同时测量肽混合物的解离动力学和相对过渡态热化学的能力，这些肽混合物仅在 N 端氨基酸的身份上有所不同。过渡态热化学是通过研究温度依赖性动力学获得的，尽管所有肽的过渡态自由能 (~95 kJ/mol) 的差异相对较小，但过渡态熵和焓的变化很大。这表明第一个氨基酸的侧链对 Xaa-Pro 序列的稳定性有显着影响。从这些数据中，我们证明了同时测量肽混合物的解离动力学和相对过渡态热化学的能力，这些肽混合物仅在 N 端氨基酸的身份上有所不同。过渡态热化学是通过研究温度依赖性动力学获得的，尽管所有肽的过渡态自由能 (~95 kJ/mol) 的差异相对较小，但过渡态熵和焓的变化很大。这表明第一个氨基酸的侧链对 Xaa-Pro 序列的稳定性有显着影响。从这些数据中，我们证明了同时测量肽混合物的解离动力学和相对过渡态热化学的能力，这些肽混合物仅在 N 端氨基酸的身份上有所不同。过渡态熵和焓存在显着变化。这表明第一个氨基酸的侧链对 Xaa-Pro 序列的稳定性有显着影响。从这些数据中，我们证明了同时测量肽混合物的解离动力学和相对过渡态热化学的能力，这些肽混合物仅在 N 端氨基酸的身份上有所不同。过渡态熵和焓存在显着变化。这表明第一个氨基酸的侧链对 Xaa-Pro 序列的稳定性有显着影响。从这些数据中，我们证明了同时测量肽混合物的解离动力学和相对过渡态热化学的能力，这些肽混合物仅在 N 端氨基酸的身份上有所不同。