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 полимерную подложку для быстрого синтеза пептидов
- Подложка функционализирована реакционноспособными группами
-
Процесс SPPS
- Аминокислоты защищаются на N-конце и боковой цепи
- Цикл снятия защиты и реакций сопряжения повторяется
- Неочищенный пептид отщепляется от подложки и очищается
-
Реагенты для связывания пептидов
- Карбодиимиды, такие как DCC и DIC, используются для образования амидных связей
- Амидиниевые и фосфониевые реагенты, такие как HBTU и BOP, предотвращают эпимеризацию
- Ангидрид пропанфосфоновой кислоты (T3P) эффективен для коммерческих целей
-
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.
-
Методы синтеза пептидов
- Фрагментарная конденсация требует большого избытка фрагмента, что может быть ограничено длиной фрагмента.
- Химическая лигация позволяет создавать длинные пептидные цепи в водном растворе.
- Наиболее распространенный метод химической лигации использует пептидный тиоэфир, реагирующий с концевым цистеином.
- Другие методы включают использование расщепленных интеинов, спонтанное образование изопептидных связей и лигацию с помощью sortase.
-
Оптимизация синтеза длинных пептидов
- В Medicon Valley разработан метод для оптимизации синтеза длинных пептидов.
- Простая пре-последовательность (Lysn, Glun, (LysGlu)n) на C-конце пептида индуцирует альфа-спиральную структуру.
- Это может увеличить биологическую полужизнь, улучшить стабильность пептида и ингибировать ферментативную деградацию без изменения фармакологической активности.
-
Циклические пептиды
- Пептиды могут быть циклизованы на твердой подложке с использованием различных реагентов, таких как HBTU/HOBt/DIEA, PyBop/DIEA, PyClock/DIEA.
- Циклизация может быть проведена на твердой подложке с помощью амидной связи между депротекционированным N-концом и C-концом.
- После циклизации пептид очищается от смолы кислотным гидролизом.
- Цистеин может быть использован для создания дисульфидных мостиков, стабилизирующих белки.
- Модифицированные цистеины с S-ацетомидометилом (Acm) могут блокировать образование дисульфидных связей, сохраняя первичную структуру белка.
-
Off-resin циклозация
- Off-resin циклозация включает синтез ключевых интермедиатов на твердой подложке с последующей ключевой циклозацией в растворе.
- Недостатки включают потерю эффективности синтеза в растворе, необходимость очистки от побочных продуктов и возможность образования нежелательных олигомеров.
- Пентафторфениловые эфиры (FDPP, PFPOH) и BOP-Cl полезны для циклозации пептидов.
-
История
- Первый защищенный пептид был синтезирован Теодором Курциусом в 1882 году.
- Первый свободный пептид был синтезирован Эмилем Фишером в 1901 году.