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甘氨酰
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甘氨,多肽的合成是一項(xiàng)很繁雜的工作,要求有旋光性的 α-氨基酸,按一定順序連接起來(lái),又要保持旋光性不變。例如由丙氨酸甘氨酸兩種氨基酸合成二肽,兩個(gè)氨基和兩個(gè)羧基的反應(yīng)活性相差不大。

合成方法

四種產(chǎn)物是甘-甘氨酸,甘-丙氨酸,丙-甘氨酸,丙-丙氨酸;多肽中有肽鍵存在,易發(fā)生各種反應(yīng),如水解、氨解等,這就要求合成條件必須緩和,也就要對(duì)參于反應(yīng)的氨基、羧基進(jìn)行“活化”,使反應(yīng)容易進(jìn)行;有多個(gè) -NH2 和 -COOH 存在,可能同時(shí)參加反應(yīng),這就要求把不需要參加反應(yīng)的 -NH2 和 -COOH 暫時(shí)"保護(hù)"起來(lái),只留下參加反應(yīng)的 -NH2 和 -COOH。

一、氨基的保護(hù)與羧基的活化

保護(hù)氨基:常用氯甲酸芐酯保護(hù),因?yàn)榉磻?yīng)后,氨基上的芐氧羰基很容易用催化加氫的方法解除保護(hù):

(用Z-Nh表示)

活化羰基:常使 -COOH 轉(zhuǎn)化成酰氯酸酐或,增強(qiáng) -COOH 中C 原子上的正電性,利于 -NH2 的親核反應(yīng)

合成的一般過(guò)程為:

例:由丙氨酸甘氨酸合成二肽甘氨酰丙氨酸

(氯甲酸酯) (甘氨酸)

(芐氧碳酰甘氨酸) (芐氧碳酰甘氨酰氯)

(甘氨酰丙氨酸)

若合成長(zhǎng)鏈的多肽,需要反復(fù)進(jìn)行保護(hù) -NH2,活化 -COOH,去保護(hù)基等的操作。

用這種方法,在1953年人工合成催產(chǎn)素,由9個(gè)氨基酸組成,由半胱氨酸的 -S-S- 連成環(huán)狀結(jié)構(gòu);在1965年,中國(guó)合成由51個(gè)氨基酸組成的結(jié)晶牛胰島素,由 A、B 兩個(gè)鏈組成。1979年日本合成的由124個(gè)氨基酸組成的牛胰核糖核酸酶

二、固相合成技術(shù)

20世紀(jì)70年代美國(guó)化學(xué)家梅里菲爾德(Merrifield R B)發(fā)明了一項(xiàng)快速、定量、能連續(xù)合成多肽的方法,-固相合成技術(shù),由此他獲得1984年 Noble 化學(xué)獎(jiǎng)。

1.原理

把要合成的肽鏈的末端氨基酸羧基共價(jià)鍵的形式與不溶性(固相)高分子樹脂(如氯甲基化聚苯乙烯小球)相連,形成高分子樹脂為酯基的氨基酸酯;另一氨基保護(hù)的氨基酸與之反應(yīng),形成肽鍵,脫去氨基保護(hù),再與另一個(gè)氨基保護(hù)的氨基酸反應(yīng),形成第二個(gè)肽鍵,重復(fù)上述操作,形成第三個(gè),第四個(gè)……肽鍵,最后從固相上斷裂下來(lái)合成的多肽鏈,得到純凈的多肽。

2.通式

重復(fù)2)-3)-4)步操作,接上第三個(gè)氨基酸,第四個(gè)氨基酸……最后用無(wú)水 HF 斷下高分子,得到多肽。

1)是把第一個(gè)氨基酸接到樹脂上,2)是脫去 -NH2 保護(hù)基,3)是形成第一個(gè)肽鍵,即接上第二個(gè)氨基酸,4)脫去連在樹脂上的二肽的 -NH2 保護(hù)基。

3.固相合成技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

操作簡(jiǎn)單,每步產(chǎn)率高;分離純化過(guò)程無(wú)中間產(chǎn)物損失;容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

三、組合合成(又稱組合化學(xué))

用固相合成技術(shù),經(jīng)過(guò)幾次同步合成,可獲得上百萬(wàn)個(gè)多肽分子。

例:19種氨基受保護(hù)的 α-氨基酸分別連結(jié)到樹脂上,得到19種與樹脂相連的氨基酸,混合后脫保護(hù),再均分成19份,分別與19種氨基受保護(hù)的 α-氨基酸進(jìn)行反應(yīng),得到19×19種與樹脂相連的二肽。這些二肽混合后,脫保護(hù),再分成19份,分別與19種氨基保護(hù)的氨基酸反應(yīng),可得到19×19×19種與樹脂相連的三肽。如果進(jìn)行五次重復(fù)操作,可得到195種與樹脂相連的五肽(稱為250萬(wàn)種五肽庫(kù))。用HF斷下樹脂即可得到250萬(wàn)種五肽。

用三種α-氨基酸進(jìn)行固相組合合成,可表示如下:

當(dāng)受體分子和其中的一種肽段形成顯色配位化合物時(shí),可通過(guò)顯微鏡,甚至用肉眼就能觀察,分離出來(lái),然后用鹽酸胍洗滌去受體分子,再用微量多肽測(cè)序儀測(cè)定肽鏈氨基酸連接順序,則得到有效的肽鏈,從樹脂上斷下肽鏈,得到需要的肽。一種受體篩選后,將受體洗去,可以再用別的受體篩選。

參考資料 >

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