24.5. Синтез белков химическими методами.

Синтез полипептидов из аминокислот является сложной проблемой. Впервые синтез полипептида произведен Фишером в 1903 году из галогенангидрида хлоруксусной кислоты:

C lCH₂COCl + H₂NCH₂COOH ClCH₂CONHCH₂COOH

- HCl

2NH₃

H₂NCH₂CONHCH₂COOH (дипептид гли-гли);

PCl₅

C lCH₂CONHCH₂COOH ClCH₂CONHCH₂COCl.

Далее взаимодействием с очередной аминокислотой и заменой хлора в хлорметильной группе получали трипептид. Повторяя указанные выше операции, Фишеру удалось синтезировать полипептид из 18 остатков аминокислоты.

Главные этапы одного из современных методов синтеза белков:

1. обратимая защита функциональных групп аминокислот;

2. образование пептидных связей;

3. избирательное (селективное) отщепление (снятие) защитных групп.

Данный метод многостадийный, трудоемкий и требует применения L-аминокислот. Например, для синтеза инсулина (две пептидные цепи из 21 и 30 остатков аминокислот) необходимо было провести 89 стадий. К настоящему времени научились синтезировать полипептиды, содержащие более 100 аминокислотных остатков с точно заданной последовательностью.

Для защиты аминогрупп чаще всего применяют:

1. бензилоксикарбонилхлорид (бензилхлорформиат):

С₆Н₅CH₂ОCOCl;

2. трет-бутоксикарбонилхлорид (трет-бутилхлорформиат):

(CH₃)₃COCOCl;

3. п -толуолсульфохлорид:

4. трифенилметилхлорид:

(С₆Н₅)₃СCl.

Для защиты карбоксильной группы чаще всего применяют спирты для образования эстеров:

(СН₃)₃СОН , (СН₃)₂СНСН₂ОН.

Для активации карбоксильной группы в нее вместо группы ОН вводят группу Х (т.е получают СОХ) с образованием хлорангидридов (Х = Cl), активированных эфиров (Х = ОС₆Н₅NO₂-п), смешанных ангидридов (Х = ОСООR), азидов (Х = N₃ = N=N⁺=N^ N^N⁺N N^N=N⁺). Например, для получения смешанного ангидрида используют этилоксикарбонилхлорид С₂Н₅ОСОCl.

Для активации карбоксильной группы в настоящее время широко применяется дициклогексилкарбодиимид С₆Н₁₁N=C=NС₆Н₁₁, так как он легко получается, просто применяется и эффективно активирует карбоксильную группу:

Рассмотрим указанные основные этапы на примере синтеза дипептида глицилаланина.

1. з ащита аминогруппы глицина:

2. активация карбоксильной группы глицина:

3 ) защита карбоксильной группы аланина:

4 ) образование дипептида:

5 ) снятие защиты:

Гли-ала (искомый дипептид)

Приведенную последовательность реакций можно повторять с другими аминокислотами дальше с целью получения трипептида, тетрапептида (и т.д.), причем, форму защиты и активации можно комбинировать, применяя указанные выше соответствующие реагенты.

В 1962 году Меррифилд предложил более совершенный твердофазный синтез, совершаемый поэтапно:

Синтез проводится на поверхности твердого полимерного носителя. В качестве такового используют полистирол, содержащий активные хлорметильные группы в п-положении. На первом этапе защищенную по аминогруппе аминокислоту закрепляют на подложке из полимера, затем снимают защиту аминогруппы, производят образование дипептида, предварительно активируя карбоксильную группу следующей аминокислоты карбодиимидом, снимают защиту второй аминогруппы, а на последних двух этапах снимают дипептид с подложки и выделяют его из раствора в свободном виде.

При этом на каждом этапе подложку вынимают из предыдущего реагента, промывают и помещают в следующий реагент.

Не снимая пептид с подложки, синтез можно продолжить, повторяя этапы 3 и 4, до получения заданного полипептида.

Лекции № 25 - 26. УГЛЕВОДЫ (САХАРА, САХАРИДЫ)