定制合成 Custom synthesis
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在有機化學中,肽合成是肽的生產,肽是通過酰胺鍵(也稱為肽鍵)連接多個氨基酸的化合物。肽通過所述的縮合反應化學合成的羧基一個氨基酸的氨基基團的另一種。通常需要保護基團策略以防止與各種氨基酸側鏈發(fā)生不希望看到的副反應。最常見的化學肽合成方法是從肽的羧基末端(C末端)開始,然后向氨基末端(N末端)進行。生命有機體中的蛋白質生物合成(長肽)以相反的方向發(fā)生。
肽的化學合成可以使用經(jīng)典的溶液相技術進行,盡管在大多數(shù)研究和開發(fā)環(huán)境中已被固相方法取代(見下文)。然而,溶液相合成在工業(yè)生產的肽的大規(guī)模生產中保留了其有用性。
化學合成促進了難以在細菌中表達的肽的產生,非天然氨基酸的摻入,肽/蛋白主鏈的修飾以及由D-氨基酸組成的D蛋白的合成。
固相合成
在實驗室中已建立的生產合成肽的方法被稱為固相肽合成(SPPS)。由Robert Bruce Merrifield率先開發(fā), SPPS可以通過氨基酸衍生物在不溶性多孔載體上的連續(xù)反應來快速組裝肽鏈。
固體支持物由小的聚合樹脂小珠組成,這些小珠被連接至新生肽鏈的反應性基團(例如胺或羥基)官能化。由于肽在整個合成過程中均保持與載體共價連接,因此可以通過洗滌和過濾除去過量的試劑和副產物。該方法避免了在每個反應步驟之后從溶液中相對耗時地分離產物肽,這在使用常規(guī)溶液相合成時將是必需的。
必須使用適當?shù)谋Wo基團(例如Boc(酸不穩(wěn)定)或Fmoc(堿基不穩(wěn)定))根據(jù)其側鏈和氨基酸的不同,在肽段的N端和側鏈上對每個要偶聯(lián)的氨基酸進行保護。使用的保護策略(請參見下文)。
一般的SPPS程序是交替的N端脫保護和偶聯(lián)反應的重復循環(huán)之一??梢栽诿總€步驟之間洗滌樹脂。首先,將氨基酸偶聯(lián)至樹脂。隨后,將胺脫保護,然后與第二氨基酸的游離酸偶聯(lián)。重復該循環(huán),直到合成了所需的序列。SPPS循環(huán)還可以包括加帽步驟,以阻止未反應氨基酸的末端發(fā)生反應。在合成結束時,將粗肽從固體支持物上裂解下來,同時使用試劑強酸(如三氟乙酸或親核試劑)除去所有保護基??梢詮姆菢O性溶劑(如乙醚)中沉淀出粗肽,以除去有機可溶副產物??梢允褂?/span>反相HPLC純化粗制肽。純化過程,特別是較長肽的純化過程可能具有挑戰(zhàn)性,因為必須去除與產物非常相似的少量幾種副產物。因此,在商業(yè)環(huán)境中越來越多地使用所謂的連續(xù)色譜法,例如MCSGP,以在不犧牲純度的前提下最大化產量。
SPPS受反應產量的限制,通常70個氨基酸范圍內的肽和蛋白質正在推動合成可及性的極限。綜合難度也取決于序列;通常,容易產生易于聚集的序列,例如淀粉樣蛋白??梢酝ㄟ^使用諸如天然化學連接之類的連接方法獲得更長的長度,其中兩個較短的完全脫保護的合成肽可以在溶液中連接在一起。
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