鬼笔环肽是一种双环七肽，含有不寻常的半胱氨酸-色氨酸键。 编码鬼笔环肽合成的基因是死亡帽蘑菇中MSDIN家族的一部分，编码34个氨基酸的前肽。 脯氨酸残基位于七个残基区域的两侧，稍后将变成鬼笔环肽。 翻译后，必须对肽进行蛋白水解切除，环化，羟基化，使Trp-Cys交联形成色氨酸，并差向异构化以形成D-Thr。 这些步骤的顺序和确切的生化机理尚未*了解。 目前的看法是，必要的生物合成基因聚集在MSDIN基因附近。
34-mer的第一个翻译后修饰是通过脯氨酰寡肽酶（POP）进行蛋白水解切割，以去除10个氨基酸的“前导"肽。 然后，POP通过氨基酸1（Ala）和氨基酸7（Pro）之间的转肽作用使七肽Ala-Trp-Leu-Ala-Thr-Cys-Pro环化。 据信，接下来将通过Trp-Cys交联形成色氨酸。
由于鬼笔环肽因其结合和稳定肌动蛋白聚合物的能力而被开发利用，但细胞无法轻易吸收，因此科学家发现鬼笔环肽衍生物在研究中更有用。 本质上，它遵循典型的使用羟脯氨酸的小肽合成。 合成的主要困难是色氨酸的形成（半胱氨酸-色氨酸交联）。
鬼笔环肽的第一个全合成是通过固相和溶液相合成的组合实现的。 合成鬼笔环肽的物理和化学性质与天然鬼笔环肽相同。
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