펩타이드 서열(영어: peptide sequence)은 펩타이드의 구성 요소인 20가지의 아미노산으로 이루어진 서열을 말한다. 생명현상을 결정짓는 가장 중요한 정보를 가진 서열이다.
펩타이드 서열은 서열에 메틸기가 붙는 메틸화, 수소 원자를 아세틸기로 치환하는 아세틸화 등의 변형이 일어날 수 있다.
펩타이드 서열은 아미노산 서열간의 상호작용 등으로 인해 1차, 2차, 3차, 4차 구조를 가지게 된다.
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