Синтез пептидов
-
Пептидный синтез
- Получение пептидов из аминокислот с помощью амидных связей
- Химический синтез начинается с карбоксильного конца и продолжается до аминоконца
- Биосинтез белков происходит в обратном направлении
-
Твердофазный пептидный синтез (SPPS)
- Метод разработан Робертом Брюсом Меррифилдом
- Использует полимерные подложки для быстрого синтеза пептидов
- Аминокислоты защищаются на N-конце и боковой цепи
- Процесс включает снятие защиты и реакции сопряжения
-
Реагенты для связывания пептидов
- Карбодиимиды, такие как DCC и DIC, используются для образования амидных связей
- Карбодиимиды могут вызывать рацемизацию, используются добавки для подавления рацемизации
- Амидиниевые и фосфониевые реагенты, такие как HBTU и BOP, избегают эпимеризации
- Ангидрид пропанфосфоновой кислоты (T3P) эффективен для образования амидных связей и низкой эпимеризации
-
Твердые подложки
- Выбираются из соображений физической стабильности и набухания
- Используются гелевые, поверхностные и композитные подложки
- Смола Wang часто используется для получения пептидов с С-концевыми карбоновыми кислотами
-
Использование защитных групп в синтезе пептидов
- Защитные группы предотвращают нежелательные побочные реакции, такие как самосоединение аминокислот.
- В твердофазном синтезе используются Boc/бензиловый и Fmoc/трет-бутиловый подходы.
-
Boc/бензиловый подход
- Использует TFA-лабильную N-концевую защиту Boc и защиту боковой цепи бензилом.
- Удаление защиты происходит с помощью безводного фтористого водорода.
- Преимущества: снижение агрегации пептидов, подходит для чувствительных к основанию фрагментов.
-
Fmoc/трет-бутиловый подход
- Использует N-концевую защиту Fmoc, лабильную к основанию.
- Удаление защиты происходит с помощью пиперидина в DMF.
- Преимущества: более мягкая схема снятия защиты, ортогональность в условиях SPP.
-
Другие защитные группы
- Бензилоксикарбонил (Z) используется для защиты аминов карбаматного типа.
- Аллилоксикарбонильная группа (alloc) используется для ортогональной схемы снятия защиты.
- Литографические группы используются для фотохимического анализа.
-
Образование региоселективной дисульфидной связи
- Поэтапное образование дисульфидных связей с использованием тиоловых защитных групп.
- Тиоловые защитные группы должны быть обратимыми, выдерживать условия синтеза и не влиять на другие группы.
-
Синтез пептидов с помощью микроволновой печи
- Используется для получения длинных пептидных последовательностей с высокой степенью выхода.
-
Непрерывный твердофазный синтез пептидов
- Позволяет нагревать реагенты с хорошим контролем температуры.
- Преимущества: ускорение кинетики реакции, минимизация побочных реакций.
-
Синтез длинных пептидов
- Ступенчатое удлинение подходит для небольших пептидов.
- Конденсация фрагментов лучше для сложных длинных пептидов, но требует защиты от рацемизации.
-
Уплотнение фрагмента и химическое лигирование
- Уплотнение фрагмента нежелательно из-за большого избытка связанного фрагмента.
- Химическое лигирование позволяет получать более длинные пептидные цепи.
- Пептидный тиоэфир реагирует с концевым остатком цистеина.
-
Другие методы ковалентного связывания
- Использование расщепленных белков.
- Спонтанное образование изопептидной связи.
- Лигирование сортазой.
-
Оптимизация синтеза длинных пептидов
- Метод преобразования пептидных последовательностей в Медикон-Вэлли.
- Предварительная последовательность действий образует структуру, подобную альфа-спирали.
- Это увеличивает биологический период полувыведения и улучшает стабильность пептидов.
-
Циклические пептиды
- Пептиды могут быть циклизованы на твердой подложке.
- Используются реагенты HBTU/HOBt/DIEA, PyBOP/DIEA, PyClock/DIEA.
- Снятие защиты с С-конца позволяет циклизацию на смоле.
- Пептид отщепляется от смолы путем ацидолиза и очищается.
-
Цистеин и дисульфидные мостики
- Цистеин образует дисульфидные мостики с другими цистеинами.
- Модифицированные цистеины с S-ацетомидометилом блокируют образование дисульфидных связей.
-
Циклизация без использования смолы
- Твердофазный синтез ключевых промежуточных продуктов с последующей циклизацией в растворе.
- Недостатки: потеря эффективности, очистка от побочных продуктов, образование олигомеров.
- Применение пентафторфениловых эфиров и BOP-Cl полезно для циклизации пептидов.
-
История
- Первый защищенный пептид синтезирован Теодором Куртиусом в 1882 году.
- Первый свободный пептид синтезирован Эмилем Фишером в 1901 году.