Синтез полипептидов и
белков
Основные этапы пептидного синтеза
Синтез полипептидов осуществляется в три стадии:
1. Получение аминокислот с защищенными амино- и карбоксильными группами.
2. Образование пептидной связи.
3. Избирательное отщепление защищающих групп.
Временная защита функциональных групп аминокислот
Временная защита амино- и карбоксильных групп позволяет соединять остатки аминокислот в требуемой последовательности и, кроме этого, лишает аминокислоты амфотерных свойств.
Для дикарбоновых кислот необходима дополнительная защита второй карбоксильной группы, для диаминокислот - дополнительная защита второй аминогруппы, для аминокислот, содержащих сульфгидрильные группы -SH - защита этих групп. Защищающие группы должны быть устойчивыми в условиях синтеза, их ввежение не должно вызывать рацемизации аминокислот.
Для обратимой защиты аминогрупп испoльзуются следуюшие группы:
1. Карбобензоксигруппа
вводимая с помощью карбобензоксихлорида (КБЗ):
и отщепляемая каталитическим гидрированием на палладиевом катализаторе илидействием бромида аммония в жидком аммиаке.
2. п-толуолсульфонильная (тозильная) группа:
вводимая с помощью п-толуолсульфохлорида:
и отщепляемая жидким натрием.
3. Трифенилметильная группа:
вводимая с помощью трифенилхлорметана:
и отщепляемая каталитическим гидрированием.
Третичнобутоксикарбонильная группа:
вводимая с помощью третичнобутил-п-нитрофенилкарбоната:
и отщепляемая раствором бромоводорода в уксусной кислоте.
Для защиты карбоксильных групп аминокислот используют их превращение в метиловые, этиловые, третбутиловые, бензиловые и нитробензиловые сложные эфиры, реже - в амиды и гидразиды.
Для защиты сульфгидрильной группы используют замещение водорода этой группы бензильной группой:
которая легко отщепляется при действии натрия в жидком аммиаке.
Cоздание пептидной связи
1. Азидный метод. Действием гидразина на сложные эфиры аминокислот или полипептидов получают гидразиды, превращают их в азиды действием азотистой кислоты и затем полученными азидами действуют на аминокислоту или полипептид со свободной аминогруппой:
где R(N) - защищенный по азоту остаток аминокислоты или полипептида, R(С) - остаток аминокислоты или полипептида, защищенный по карбоксильной группе.
2. Карбодиимидный метод. Для создания пептидной связи к растворам компонентов - аминокислот с защищенными группами - прибавляют дициклогексилкарбодиимид C6H11-N=C=N-C6H11:
при его заимодействии с защищенной по аминогруппе аминокислотой образуется О-ацилированный дициклогексилкарбамид:
который очень легко заимодействует с эфиром аминокислоты, при этом образуется производное дипептида:
Образующийся дициклогексилкарбодиамид труднорастворим в воде и легко отделяется от пептида.
3. Метод смешанных эфиров. Раствор аминокислоты или полипептида с защищенной аминогруппой вводят в реакцию с этиловым (или изобутиловым) эфиром хлоругольной кислоты в присутствии триэтиламина. Затем прибавляют аминокислоту со свободной аминогруппой:
4. Метод нитрофениловых эфиров. Аминокислоты со свободной аминогруппой реагируют с п-нитрофениловыми эфирами при комнатной температуре в присутствии катализатора - уксусной кислоты:
