多肽合成技术.docx

多肽化学已经走过了一百多年得光辉历程,1902年,EmilFischer首先开始关注多肽合成,由于当时在多肽合成方面得知识太少,进展也相当缓慢当时合成采用了苯甲酰,乙酰保护,脱去相当困难,而且容易导致肽链断裂。直到1932年,MaxBergmann等人开始使用苄氧羰基(Z)来保护α-氨基,该保护基可以在催化氢化或氢溴酸得条件下定量脱除,多肽合成才开始有了一定得发展。到了20世纪50年代,随着越来越多得生物活性多肽得发现,大大推动了有机化学家们对多肽合成方法以及保护基得研究,因此这一阶段得研究成果也非常丰富,人们合成了大量得生物活性多肽,包括催产素(oxytocin),胰岛素等,同时在多肽合成方法以及氨基酸保护基上面也取得了不少成绩,这为后来得固相合成方法得出现也提供了实验与理论基础。也就就是这个阶段,FredSanger发明了氨基酸序列测定方法,并为此获得了1958年得Nobel化学奖。还就是她后来发明了DNA序列检测方法,并于1980年再次获得了Nobel化学奖,成为到目前为止唯一获得两次Nobel化学奖得科学家。1963年,Merrifield提出了固相多肽合成方法(SPPS),这个在多肽化学上具有里程碑意义得合成方法,一出来,就由于其合成方便,迅速,现在已经成为多肽合成得首选方法,随后得发展也证明了该方法不仅仅就是一种合成方法,而且也带来了有机合成上得一次革命,并成为了一支独立得学科,固相有机合成(SPOS)。当然,Merrifield也因此荣获了1984年得Nobel化学奖。也正就是Merrifield,她经过了反复得筛选,最终屏弃了苄氧羰基(Z)在固相上得使用,首先将叔丁氧羰基(BOC)用于保护α-氨基并在固相多肽合成上使用,其可以在酸性条件下定量得脱除,反应也非常迅速,在30min就可以反应完全。由于叔丁氧羰基(BOC)方法中,氨基酸侧链得保护基团大多基于苄基(Bzl),因此也称为BOC-Bzl策略。同时,Merrifield在20世纪60年代末发明了第一台全自动多肽合成仪,并首次合成生物蛋白酶,核糖核酸酶(124个氨基酸)。随后得多肽化学研究主要集中在固相合成树脂,多肽缩合试剂,氨基酸保护基得研究。1972,LouCarpino首先将9-芴甲氧羰基(FMOC)用于保护α-氨基,其在碱性条件下可以迅速脱除,10min就可以反应完全,而且由于其反应条件温与,迅速得到广泛使用,到了20世纪80年代取代了叔丁氧羰基(BOC),成为了固相多肽合成中得首选合成方法。该方法中氨基酸得侧链大多基于叔丁基(But),因此,也称为FMOC-But策略。同时,在多肽合成树脂,缩合试剂以及氨基酸保护,包括合成环肽得氨基酸正交保护上也取得了丰硕得成果。进入21世纪,随着蛋白质组学得研究深入,对于多肽化学得要求不仅仅就是合成方法,而更多得集中在多肽标记与修饰方法,以及蛋白结构与功能模拟多肽得合成以及长肽或蛋白合成。
多肽化学合成得基本介绍
多肽化学合成方法,包括液相与固相两种方法。液相合成方法现在主要采用BOC与Z两种保护方法,现在主要应用在短肽合成,如阿斯巴甜,力肽,催产素等,其相对与固相合成,具有保护基选择多,成本低廉,合成规模容易放大得许多优点。与固相合成比较,液相合成主要缺点就是,合成范围小,一般都集中在10个氨基酸以内得多肽合成,还有合成中需要对中间体进行提纯,时间长,工作量大。固相合成方法现在主要采用FMOC与BOC两种方法,它具有合成方便,迅速,容易实现自动化,而且可以比较容易得合成到30个氨基酸左右多肽。1、1.氨基酸保护基20种常见氨基酸,根据侧链可以分为几类:脂肪族氨基酸(Ala,Gly,Val,Leu,Ile,),芳香族氨基酸(Phe,Tyr,Trp,His),酰胺或羧基侧链氨基酸(Asp,Glu,Asn,Gln),碱性侧链氨基酸(Lys,Arg),含硫氨基酸(Cys,Met),含醇氨基酸(Ser,Thr),亚氨型基酸(Pro)。多肽化学合成中氨基酸得保护非常关键,直接决定了合成能够成功得关键。因为常见得20中氨基酸中有很多都就是带有活性侧链得,需要进行保护,一般要求,这些保护基在合成过程中稳定,无副反应,合成结束后可以完全定量得脱除。合成中需要进行保护得氨基酸包括:Cys,Asp,Glu,His,Lys,Asn,Gln,Arg,Ser,Thr,Trp,Tyr。需要进行保护得基团:羟基,羧基,巯基,氨基,酰胺基,胍基,吲哚,咪唑等。其中Trp也可以不保护,因为吲哚性质比较稳定。当然在特殊得情况下,有些氨基酸也可以不保护,象,Asn,Gln,Thr,Tyr。表1常见3种氨基脱除条件
TFAHBr/TFAH2/Pd-CPiperidine/DMFBocyynnZnyynFmocnyny图1常见3种氨基保护基结构氨基酸侧链保