Химический и ферментативный синтез пептидов.

Синтез пептидов представляет собой отдельное направление тонкого органического синтеза. Характерной его особенностью является необходимость временной защиты тех химических группировок, которые не должны участвовать в химической реакции. При выборе блокирующего агента руководствуются возможностью его легкого отщепления без изменения структуры пептида. На практике для защиты аминной группы часто используют бензилоксикарбонилхлорид:

После образования пептидной связи бензиоксикарбонильную группу отщепляют посредством бромоводорода в ледяной уксусной кислоте.

Для защиты α-карбоксильной группы ее превращают в метиловый или бутиловый эфир. Затем по мере надобности соответствующий эфир омыляют щелочью.

Ферментативный синтез. Некоторые биологические катализаторы, гидролизующие пептидные связи, в определенных условиях способны катализировать обратныую реакцию, а именно образовывать пептидные связи между отдельными аминокислотами. Одним из таких способов смещения равновесия каталитической реакции является ее проведение в органическом растворителе в присутствии небольших количеств воды.

Пептидный синтез – это построение пептидной цепи путем соединения аминокислот с помощью химических методов. Обычно речь идет о получении пептидов, содержащих до 40 - 45 аминокислот, таким способом можно осуществить синтез и небольших белков.

В зависимости от используемых методических приемов и характера синтезируемого конечного продукта различают следующие типы пептидного синтеза:

1) классический пептидный синтез в растворе, подразделяемый на ступенчатый синтез линейных пептидов, осуществляемый последовательным присоединением аминокислот от С -конца к N -концу цепи, и на блочный синтез линейных пептидов, когда построение цепи ведется из предварительно синтезированных фрагментов;

2) синтез пептидов на полимерном носителе, при этом растущая полипептидная цепь ковалентно присоединена к нерастворимому или растворимому полимеру и отделение ее от полимера осуществляется на завершающей стадии синтеза. При использовании нерастворимого носителя принято говорить о твердофазном синтезе, существующем в настоящее время в полностью автоматизированном варианте. Созданные для этих целей приборы получили название синтезаторов. В некоторых случаях оказывается целесообразным использовать жидкофазный синтез на основе растворимых полимеров;

3) синтез гомо- и гетерополиаминокислот, построенных из повторяющихся остатков одной-двух аминокислот путем полимеризации или сополимеризации производных аминокислот (N -карбоксиангидридов и т. п.);

4) ферментативный пептидный синтез, т. е. синтез пептидов с помощью ферментов. Хотя идея такого синтеза весьма привлекательна и многие ферменты способны катализировать образование пептидной связи (реакции, обратной протеолизу), существенных результатов пока этим методом получить не удалось;

5) полусинтез пептидов, заключающийся в использовании методов пептидного синтеза для модификации природных пептидов. Обычным приемом является отщепление в молекуле природного пептида или белка небольшого фрагмента, а затем введение новой аминокислотной последовательности;

6) синтез циклических пептидов, осуществляемый замыканием линейного пептида в цикл соответствующей величины различными способами;

7) синтез гетеродетных пептидов, построенных с участием как амидных связей, так и связей другого типа – сложноэфирных, тиоэфирных, дисульфидных.

Пептидный синтез включает следующие последовательные стадии:

- защита карбоксигруппы аминокомпоненты;

- защита аминогруппы карбоксикомпоненты;

- защита карбокси- и аминогрупп боковых цепей;

- активация карбоксигрупппы карбоксикомпоненты;

- синтез, образование пептидной связи;

- удаление (снятие) защитных групп;

- выделение пептида.

Проведение пептидного синтеза требует учета и жесткого соблюдения некоторых факторов. Так, с целью снижения образования побочных продуктов и рацемизации, рекомендуются следующие типовые условия проведения реакции образования пептидной связи:

1)процесс необходимо проводить при низких температурах, время реакции должно быть минимальным;

2)реакционная масса должна иметь рН, близкую к нейтральной;

3) в качестве кислотосвязывающих реагентов используют органические основания, как пиперидин, морфолин и т.д;

4) проведение реакции желательно в безводных средах.