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多肽合成技術(shù)原理,多肽合成方法解讀

更新時(shí)間:2020-05-28點(diǎn)擊次數(shù):2193

多肽是蛋白質(zhì)水解的中間產(chǎn)物,是α-氨基酸以肽鍵連接在一起而形成的化合物。由兩個(gè)氨基酸分子脫水縮合而成的化合物叫做二肽,同理有n個(gè)氨基酸分子脫水縮合而成的化合物叫做n肽。通常把三肽以上的叫多肽。

多肽合成以固相合成為反應(yīng)原理,在密閉的防爆玻璃反應(yīng)器中使氨基酸按照已知順序(序列,一般從C端-羧基端 向 N端-氨基端)不斷添加、反應(yīng)、合成,操作終得到多肽載體。固相合成法,大大的減輕了每步產(chǎn)品提純的難度。為了防止副反應(yīng)的發(fā)生,參加反應(yīng)的氨基酸的側(cè)鏈都是保護(hù)的。羧基端是游離的,并且在反應(yīng)之前必須活化。固相合成方法有兩種,即Fmoc和tBoc。由于Fmoc比tBoc存在很多優(yōu)勢(shì),現(xiàn)在大多采用Fmoc法合成,但對(duì)于某些短肽,tBoc因其產(chǎn)率高的優(yōu)勢(shì)仍然被很多企業(yè)所采用。

具體合成由下列幾個(gè)循環(huán)組成:

1) 去保護(hù):Fmoc保護(hù)的柱子和單體必須用一種堿性溶劑(piperidine)去 除氨基的保護(hù)基團(tuán)。

2) 激活和交聯(lián):下一個(gè)氨基酸的羧基被一種活化劑所活化?;罨膯误w與游離的氨基反應(yīng)交聯(lián),形成肽鍵。在此步驟使用大量的超濃度試劑驅(qū)使反應(yīng)完成。循環(huán):這兩步反應(yīng)反復(fù)循環(huán)直到合成完成。

3) 洗脫和脫保護(hù):多肽從柱上洗脫下來(lái),其保護(hù)基團(tuán)被一種脫保護(hù)劑(TFA) 洗脫和脫保護(hù)。

多肽的分類

多肽有生物活性多肽和人工合成多肽兩種。

1、生物活性肽

生物活性肽(Bioactive Peptides ,BAP)是對(duì)生物機(jī)體的生命活動(dòng)有益或是具有生理作用的肽類化合物,是一類相對(duì)分子質(zhì)量小于6000Da , 具有多種生物學(xué)功能的多肽。生物活性肽具有多種人體代謝和生理調(diào)節(jié)功能,易消化吸收,有促進(jìn)免疫、激素調(diào)節(jié)、抗菌、抗病毒、降血壓、降血脂等作用,是當(dāng)前食品界熱門的研究課題和具有發(fā)展前景的功能因子。

2、人工合成多肽

固相多肽合成方法(SPPS),由于其合成方便,迅速,成為多肽合成的方法,而且?guī)?lái)了多肽有機(jī)合成上的一次革命,并成為了一支獨(dú)立的學(xué)科——固相有機(jī)合成,固相合成的發(fā)明同時(shí)促進(jìn)了肽合成的自動(dòng)化。世界上真正意義上的多肽合成儀出現(xiàn)在1980年代初期。

基于將單個(gè)N-α保護(hù)氨基酸反復(fù)加到生長(zhǎng)的氨基成份上,合成一步步地進(jìn)行, 通常從合成鏈的C端氨基酸開始,接著的單個(gè)氨基酸的連接通過(guò)用DCC,混合炭酐, 或N-carboxy酐方法實(shí)現(xiàn)。Carbodiimide方法包括用DCC做連接劑連接N-和C-保護(hù)氨基酸。重要的是, 這種連接試劑促接N保護(hù)氨基酸自己炭基和C保護(hù)氨基酸自由氨基間的縮水,形成肽鏈, 同時(shí)產(chǎn)出N,N?/FONT>-dyaylcohercylurea副產(chǎn)物。

多肽合成方法

1、酸酐法

在多肽合成中,初考慮應(yīng)用酸酐要追溯到1881年Theodor Curtius對(duì)苯甲?;被宜岷铣傻脑缙谘芯俊陌被宜徙y與苯甲酰氯的反應(yīng)中,除獲得苯甲酰氨基乙酸外,還得到了BZ-Glyn-OH(n=2-6)。早期曾認(rèn)為,當(dāng)用苯甲酰氯處理時(shí),N-苯甲?;被峄騈-苯甲?;呐c苯甲酸形成了活性中間體不對(duì)稱酸酐。 大約在70年后,Theodor Wieland利用這些發(fā)現(xiàn)將混合酸酐法用于現(xiàn)代多肽合成。

目前,除該方法外,對(duì)稱酸酐以及由氨基酸的羧基和氨基甲酸在分子內(nèi)形成的N-羧基內(nèi)酸酐(NCA,Leuchs anhydrides)也用肽縮合。后應(yīng)該提到,不對(duì)稱酸酐常常參與生化反應(yīng)中的?;磻?yīng)。

2、混合酸酐法

有機(jī)羧酸和無(wú)機(jī)酸皆可用于混合酸酐的形成。然而,僅有幾個(gè)得到了廣泛的實(shí)際應(yīng)用,多數(shù)情況下,采用氯甲酸烷基酯。過(guò)去頻繁使用的氯賈酸乙酯,目前主要被氯甲酸異丁酯所替代。

由羧基組分和氯甲酸酯起始形成的混合酸酐,其氨解反應(yīng)的區(qū)域選擇性依賴依賴于兩個(gè)互相競(jìng)爭(zhēng)的羰基的親電性和(或)空間位阻。在由N保護(hù)的氨基酸羧酸鹽(羧基組分)和氯甲酸烷基酯(活化組分,例如源于氯甲酸烷基酯)形成混合酸酐時(shí),親核試劑胺主要進(jìn)攻氨基酸組分的羧基,形成預(yù)期的肽衍生物,并且釋放出游離酸形式的活性成分。

3、酰基疊氮物法

?;B氮物法早在1902年就被引入到肽化學(xué)中,因此它是古老的縮合方法之一。在堿性水溶液中,除了與?;B氨縮合的游離氨基酸和肽以外,氨基酸酯可用于有機(jī)溶劑中。與其他許多縮合方法不同的是,它不需要增加輔助堿或另一等當(dāng)量的氨基組分來(lái)捕獲腙酸。

長(zhǎng)期以來(lái),一直認(rèn)為疊氮物法是不發(fā)生消旋的縮合方法,隨著可選擇性裂解的氨基酸保護(hù)基引入,該方法經(jīng)歷了一次大規(guī)模的復(fù)興。該方法的起始原料分別是晶體狀的氨基酸酰肼或肽酰肼64,通過(guò)肼解相應(yīng)的酯很容易得到。

4、對(duì)稱酸酐法

Nα-酰基氨基酸的對(duì)稱酸酐是用于肽鍵形成的高活性中間體。與混合酸酐法多肽合成相反,它與胺親核試劑的反應(yīng)沒(méi)有模棱兩可的區(qū)域選擇性。但肽縮合產(chǎn)率高,為50%(以羧基組分計(jì))。

雖然由對(duì)稱酸酐氨解形成的游離Nα-酰基氨基酸可以和目標(biāo)肽一起,通過(guò)飽和碳酸氫鈉溶液萃取回收,但在初,這種方法的實(shí)用價(jià)值極低。對(duì)稱酸酐可以用Nα-保護(hù)氨基酸與guang氣,或方便的碳二亞胺反應(yīng)制得。兩當(dāng)量的Nα-保護(hù)氨基酸與-當(dāng)量的碳二亞胺反應(yīng)有利于對(duì)稱酸酐的形成,對(duì)稱酸酐可以分離出來(lái),也可不經(jīng)純化而直接用于后面的縮合反應(yīng)。基于Nα-烷氧羰基氨基酸的對(duì)稱酸酐對(duì)水解穩(wěn)定,可采用類似上述純化混合酸酐的方法進(jìn)行純化。

 

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