Полная версия

Главная arrow Математика, химия, физика arrow Биоорганическая химия

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Искусственный синтез пептидов

Пептидный синтез — это построение линейной пептидной цепи путем соединения аминокислот с помощью химических методов. Обычно речь идет о получении пептидов, содержащих не более 40-50 аминокислотных остатков, таким способом можно осуществить также синтез небольших молекул белков.

Сложности синтеза пептидов связаны с необходимостью обеспечения строго определенной последовательности аминокислот и созданием условий, препятствующих их рацемизации.

Учитывая бифупкционалыюсть аминокислот, даже в простейшем случае сочетания двух аминокислот, например аланина и валина, возможно получение четырех разных дипептидов: Ала-Вал, Вал-Ала, Вал-Вал, Ала-Ала. Естественно, что число возможных сочетаний будет возрастать с увеличением количества соединяемых аминокислот. Кроме того, требуются специальные методы, обеспечивающие заданную последовательность аминокислот в пептиде. В общем случае синтез любого пептида включает три основные стадии:

  • 1) защита (блокирование) нс участвующих в образовании пептидной связи функциональных групп;
  • 2) активирование карбоксильных групп, образующих амидную связь, и их конденсация с аминогруппой другой аминокислоты;
  • 3) удаление защитных групп для продолжения синтеза или выделения свободного пептида.

Схема синтеза дипептида.

В качестве примера приведена схема синтеза ала- нилвалина.

  • 1- й компонент — аланин:
    • ? защита NH^-rpynnbi — введение карбобензокси-группы

? активация СООН-группы

  • 2- й компонент — валин:
    • ? защита СООН-группы

? образование амидной связи и удаление защиты

Для целенаправленного синтеза дипептида Ala-Val необходимо «защитить» аминогруппу аланина путем ацилирования карбобензоксихлоридом и карбоксильную группу валина путем алкилирования. Карбоксильная группа аланина должна быть активирована, например, хлорангидридным методом. Введение атома электроноакцепторного галогена увеличивает реакционую способность карбоксильной группы в реакции SN с аминогруппой. Таким путем происходит реакция конденсации между модифицированными аминокислотами с образованием пептидной связи.

Удаление защиты проводят действием реагентов, не затрагивающих синтези- рованой пептидой связи. N-Концевую аминокислоту освобождают восстановлением водородом в присутствии катализатора (Pt, Pd). С-Концевую аминокислоту, защищенную по карбоксильной группе реакцией этерификации, освобождают путем гидролиза. Существует принципиальная возможность удаления защиты путем гидролиза в кислой или щелочной среде, но удаление защиты проводят только в щелочной среде, так как в кислой среде возможно разрушение вновь синтезированной пептидной связи.

Твердофазный синтез (метод Меррифилда).

Твердофазный синтез проводится на твердом полимерном носителе (твердая фаза), к которому молекулы первой аминокислоты прикрепляются карбоксильной группой. Дальнейшее наращивание полипептидной цепи осуществляют, освобождая от защиты аминогруппу уже пришитой аминокислоты и добавляя следующую аминокислоту с активированной карбоксильной группой и защищенной аминогруппой и т.д. После завершения синтеза полипептид снимают с носителя.

Благодаря этому способу удалось заменить сложные и трудоемкие процедуры разделения и очистки промежуточных продуктов синтеза простыми операциями фильтрования и отмывки. В результате процесс синтеза пептида сводится к стандартной последовательности периодически повторяющихся процедур, легко поддающихся автоматизации, что сокращает время синтеза пептидов. Этим методом нанопептид брадикин был синтезирован за 27 ч с выходом 85 %, т.е. синтез одной пептидной связи длился 3 ч. Синтезированы и более сложные белки (например, рибонуклеаза, состоящая из 134 аминокислотных остатков).

Схема твердофазного синтеза полипептидов

Рис. 15.2. Схема твердофазного синтеза полипептидов

В настоящее время твердофазный синтез, или метод Меррифилда (разработан в 1962 г. Б. Меррифилдом), осуществляется с помощью приборов — синтезаторов, в которых все операции синтеза запрограммированы и автоматизированы (рис. 15.2).

Более сложные пептиды и простейшие белки получают блочным синтезом, т.е. первоначально синтезируют отдельные олигопептиды с заданной аминокислотной последовательностью, а затем их соединяют друг с другом пептидной связью.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>