Синтез пептидов

СИНТЕЗ ПЕПТИДОВ

Сложность синтеза пептидной макромолекулы связана с необходимостью обеспечения строго определенной последовательности
аминокислот. В лабораторных условиях пептиды могут быть получены разнообразными методами.

а). Классический метод синтеза пептидов основан на использовании на соответствующих этапах защиты (блокирования) одних и активации других функциональных групп. Активными должны быть функциональные группы, образующие амидную связь, т.е. карбоксильная группа одной аминокислоты и аминогруппа другой аминокислоты.

Аминогруппу «будущей» N-концевой аминокислоты защищают ацильным радикалом (см. 3.1.5.2), а ее карбоксильную группу активируют путем перевода в смешанный ангидрид (см. 3.1.5.4). В «будущей» С-концевой аминокислоте защищают карбоксильную группу путем превращения ее в сложноэфирную (см. 3.1.5.3). Принципиальная схема синтеза пептидов может быть представлена следующим образом.

защита активация защита

O O образование

X-NHCHC + NH2CHC пептидной цепи



RY OR2
R1
O O снятие O
защиты H N-CH-C-NH-CH-COOH

X-NH-CH-C-NH-CH-C

OR2 2

R R1 R R1

дипептид
пептидная группа


Первым примером синтеза биологически активных пептидов послужило воссоздание полной структуры двух гормонов – окситоцина и вазопрессина (1953 – 1955). Крупным успехом был синтез инсулина, осуществленный в нескольких странах (1963 – 1965).

Однако синтез дипептида требует нескольких стадий. Для синтеза пептида из 50 аминокислотных остатков понадобится огромное число стадий, что приводит к большим потерям из-за необходимости непрерывного выделения и очистки промежуточных продуктов при синтезе. Это служит основным ограничением классического подхода к получению пептидов.

б). Наибольшую известность получил метод твердофазного синтеза

пептидов ТФСП , предложенный Р. Меррифилдом в 1962 году (рис. 3.1).. В данном случае СООН-группу исходной аминокислоты защищают присоединением к полимеру, а NH2-группу присоединяемой аминокислоты – трет-бутилоксикарбонильным (БОК) радикалом. После


57

присоединения последнего аминокислотного остатка аддукт полипептида и полимера обрабатывают смесью бромоводорода и трифторуксусной кислоты (ТФУ). В результате полипептид освобождается от полимера, а с N-концевой аминокислоты снимается защитная группа.

Преимущество этого метода по сравнению с классическими методами синтеза состоит в том, что ни на одной из стадий он не требует выделения растущей полипептидной цепи. В силу чрезвычайно низкой растворимости аддукт пептида и полимера легко отмывается после каждой реакции от побочных продуктов , растворителей и избытка реагентов без потери пептида, после чего аддукт готов к следующей реакции. В настоящее время этот метод автоматизирован, и запрограммированные аминокислотные синтезатор ы без труда могут присоединять шесть аминокислот к растущей полипептидной цепи за 2 часа. При помощи метода ТФСП были синтезированы инсулин и фермент
«рибонуклеаза», состоящий из 124 аминокислот.
CH3
CH3-C-O-CO-HN-
CH-COOH + ClCH -
полимер
2
CH3
R
БОК-аминокислота хлорметилированный
полимер
CH3 O
-
CH3-C-O-CO-HN-CH-C-O-CH2 полимер



CH3 R

БОК-аминоацилполимер
снятие защиты с NH2- O
группы аминокислоты -
NH2-CH-C-O-CH2 полимер

-CO2 ; -(CH3)2C=CH2




CH3

CH3-C-O-CO-HN-CH-COOH
CH3 R1










58

CH O
O O

3 -
CH3-C-O-CO-HN-CH-C-O-NH-CH-C-O-CH2 полимер

CH3 R1 R

HBr O

NH2-CH-C-O-NH-CH-COOH + CH3 C=CH2 +


R1 R
CH3
дипептид

+ BrCH2 - полимер

Рис.3.1. твердофазного синтеза пептидов и белков в). Жидкофазный синтез (Шемякин М.М.). Этот метод отличается от

твердофазного только тем, что вместо твердого носителя используется растворимый полистирол. Синтез в гомогенной фазе (в растворе) протекает с высокой скоростью, не ограничивает выбор защитных групп.