多肽合成

维基百科,自由的百科全书
跳转至: 导航搜索

多肽合成英語:Peptide synthesis)為有機化學多肽的製造,多肽是由多個氨基酸借由肽鍵連接起來的有機化合物。在生物中,合成長型多肽(蛋白質)的過程,稱作蛋白質生物合成

化學合成[编辑]

多肽的合成為羧基(或稱C端)與胺基(或稱N端)互相配對結合的過程,由於可能產生意料之外的反應,保護基是必要的。化學多肽合成的過程,是由多肽的C端開始、N端結束,而蛋白質生物合成與之相反,是由多肽的N端開始,C端結束。

液相合成[编辑]

液相多肽合成是一種多肽合成的經典方法。雖然現在大多數在實驗室中已經被固相多肽合成(見下文)所取代,但液相多肽合成仍有在工業上大規模生產多肽的可用性。

固相合成[编辑]

固相多肽合成(又稱SPPS),由羅伯特•布魯斯•梅里菲爾德首創後,[1] 便成為多肽合成的模範。現在已成為被公認在實驗室中製造多肽蛋白質有機合成方法。固相多肽合成能夠合成在細菌中難以表現的自然多肽、加入非自然胺基酸、修飾多肽/蛋白骨架、合成D構型的蛋白(擁有D構型多肽的蛋白)(D、L構型可見手性)。 其做法利用多孔性且不溶的珠狀固體在可構成肽鏈的部分加上帶有功能單元體(連接體),多肽將會以共價鍵連接珠狀固體直到加入無水的氟化氫三氟乙酸溶劑將其切斷為止,因此多肽可以固定在固相並在過濾時可被保留下來,副產物和溶劑則會通過過濾器。 一般來說固相多肽合成的流程為:偶合-沖洗-去除保護-沖洗 為一循環;固相多肽上游離的N端和N端被保護的單一胺基酸單元偶合,然後這個單元會被脫去保護,再度露出新的N端使反應接續下去。這項技術的優點在於每個反應後沖洗循環的能力和去除帶有和樹脂共價結合之尚未合成完多肽的溶劑的能力。 其中最重要的考慮因素是每個步驟的收率,如果每個步驟收率都不高,那最後總體反應收率就會變得極差,也因此每個胺基酸必須要加超過量(二到十倍),才能優化整體反應的產量。 兩種較常用的固相多肽合成為FmocBoc。固相多肽合成與核醣體蛋白質合成不同,方向是由C端往N端合成,而N端的胺基酸單體就是被FmocBoc這兩種基團加入多肽之未保護胺基酸單體保護的。 自動化合成器也可用於兩種技術,但許多研究小組繼續手動進行固相多肽合成。 固相多肽合成的收率有限,而且產出的多肽或蛋白質也只侷限在70個胺基酸單體以內。合成的難度是屬於序列依賴性,要合成典型的類澱粉蛋白多肽和蛋白質也是有困難的。如果要合成更長的多肽就必須透過自然化學連接(native chemical ligation)的方式連接兩段多肽在定量的收率下。 固相多肽合成推出以達40年以上,技術上也有顯著的優化:第一,使用樹脂上的優化。[2] 第二,C端的氨基酸和聚苯乙烯樹脂之間的連接體附著和裂解上在大致上定量產率下的改善。[3][4][5] 第三,側鏈保護上的演進,使不是目標物的側鏈反應受到限制。第四,對輸入的胺基酸的羧基基團的新活化基團有所改善,改善偶合和減少差向異構體。最後,過程本身已被優化。在梅里菲爾德初次報告時,脫去保護的α-氨基導致了肽和樹脂形成複合鹽類,使得在偶合之前需先用鹼中和。另外在多肽的胺基酸單體與下一個胺基酸單體結合的時候,多肽可能聚集並形成二級結構,對偶合產生不利的影響。Kent Group表示,中和α-氨基與下一個氨基酸的偶合能夠改善的偶合。[6]

參考[编辑]

  1. ^ R. B. Merrifield. Solid Phase Peptide Synthesis. I. The Synthesis of a Tetrapeptide. J. Am. Chem. Soc. 1963, 85 (14): 2149–2154. doi:10.1021/ja00897a025. 
  2. ^ Mitchell, A. R. K., S.B.H.; Engelhard, M.; Merrifield, R.B. A new synthetic route to tert-butyloxycarbonylaminoacyl-4-(oxymethyl)phenylacetamidomethyl-resin, an improved support for solid-phase peptide synthesis. J. Org. Chem. 1978, 43 (13): 2845–2852. doi:10.1021/jo00408a022. 
  3. ^ Wang, S.-S. p-alkoxybenzyl alcohol resin and p-alkoxybenzyloxycarbonylhydrazide resin for solid phase synthesis of protected peptide fragments.. J. Am. Chem. Soc. 1973, 95 (4): 1328–33. doi:10.1021/ja00785a052. PMID 4687686. 
  4. ^ Matsueda, G. R. a. S., J.M. A p-methylbenzylhydrlamine resin for improved solid-phase synthesis of peptide amides. Peptides. 1981, 2 (1): 45–50. doi:10.1016/S0196-9781(81)80010-1. PMID 7243625. 
  5. ^ Sieber, P. A new acid-labile anchor group for the solid-phase synthesis of C-terminal peptide amides by the Fmoc method. Tetrahedron Lett. 1987, 34: 1269–70. 
  6. ^ Schnolzer, M. A., P.; Jones, A.; Alewood, D.; Kent, S.B.H. In Situ Neutralization in Boc-chemistry Solid Phase Peptide Synthesis. Int. J. Peptide Res. Therap. 2007, 13 (1–2): 31–44. doi:10.1007/s10989-006-9059-7. 
  • Atherton, E.; Sheppard, R.C. Solid Phase peptide synthesis: a practical approach. Oxford, England: IRL Press. 1989. ISBN 0-19-963067-4. 
  • Stewart, J.M.; Young, J.D. Solid phase peptide synthesis 2nd. Rockford: Pierce Chemical Company. 1984. 91. ISBN 0-935940-03-0.