蛋白质分子基础肽的人工合成.ppt

蛋白质分子基础-肽的人工合成,化学合成多肽的意义,1）验证一个新的多肽的结构，设计新的多肽，用于研究结构与功能的关系；2）为多肽生物合成反应机制提供重要信息；3）建立模型酶；4）合成新的多肽药物等。,化学合成多肽的研究进展,Emil Fischer于上世纪初设计的多肽合成方法，称为液相合成法，合成的肽链从N端向C端方向延伸。首先一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基被保护基团封闭，然后参与肽键形成的羧基被激活，如形成脂酰氯，或酸酐。激活的羧酸受到游离氨基的亲电攻击形成一个封闭的二肽，最后通过水解有选择地除去保护基团而留下一个完整的肽键。,化学合成多肽的研究进展,在肽合成的技术方面取得了突破性进展的是R.Bruce Merrifield，他设计了一种肽的合成途径并定名为肽固相合成途径。Merrifield成功地合成出了舒缓激肽（9肽）和具有124个氨基酸残基的核糖核酸酶。1965年9月，中国科学家在世界上首次人工合成了牛胰岛素。进入80年代,以Merrifield固相合成法为基础的多肽合成仪不断得到完善、应用和商业化。化学合成多肽现在可以在程序控制的自动化多肽合成仪上进行。,多肽合成的基本过程,多肽的合成是一项很繁杂的工作。要求有旋光性的-氨基酸，按一定顺序连接起来，又要保持旋光性不变。例如：由丙氨酸和甘氨酸两种氨基酸合成二肽，两个氨基和两个羧基的反应活性相差不大，可得四种产物。四种产物是甘-甘氨酸，甘-丙氨酸，丙-甘氨酸，丙-丙氨酸,多肽合成的基本过程,多肽中有肽键存在，易发生各种反应，如水解、氨解等，这就要求合成条件必须缓和，也就要对参与反应的氨基、羧基进行“活化”，使反应容易进行；有多个-NH2 和-COOH 存在，可能同时参加反应，这就要求把不需要参加反应的-NH2 和-COOH 暂时“保护”起来，只留下参加反应的-NH2 和-COOH。,多肽合成的基本过程,多肽合成大致可以分为三个步骤：（1）-氨基和-羧基以及侧链基团的保护；（2）羧基的活化和形成肽键；（3）脱保护基和钝化。,一、氨基的保护与羧基的活化,保护氨基：常用氯甲酸苄酯保护，因为反应后，氨基上的苄氧羰基很容易用催化加氢的方法解除保护：,（用Z-NH-表示）,一、氨基的保护与羧基的活化,活化羧基：常使-COOH 转化成酰氯，酸酐或酯，增强-COOH 中C 原子上的正电性，利于-NH2 的亲核反应：,一、氨基的保护与羧基的活化,合成的一般过程为：,一、氨基的保护与羧基的活化,例：由丙氨酸和甘氨酸合成二肽甘氨酰丙氨酸：,（氯甲酸苄酯）（甘氨酸）（苄氧碳酰甘氨酸）（苄氧碳酰甘氨酰氯）（甘氨酰丙氨酸）,一、氨基的保护与羧基的活化,若合成长链的多肽，需要反复进行保护-NH2，活化-COOH，去保护基等的操作。用这种方法，在1953年人工合成催产素，由9个氨基酸组成，由半胱氨酸的-S-S-连成环状结构；在1965年，中国合成由51个氨基酸组成的结晶牛胰岛素，由 A、B 两个链组成。1979年日本合成的由124个氨基酸组成的牛胰核糖核酸酶。,二、固相合成技术,20世纪70年代美国化学家梅里菲尔德（Merrifield R B）发明了一项快速、定量、能连续合成多肽的方法，-固相合成技术，由此他获得1984年 Noble 化学奖。,二、固相合成技术,20世纪70年代美国化学家梅里菲尔德（Merrifield R B）发明了一项快速、定量、能连续合成多肽的方法，-固相合成技术，由此他获得1984年 Noble 化学奖。,二、固相合成技术,原理：把要合成的肽链的末端氨基酸的羧基以共价键的形式与不溶性（固相）高分子树脂（如氯甲基化的聚苯乙烯小球）相连，形成高分子树脂为酯基的氨基酸酯；另一氨基保护的氨基酸与之反应，形成肽键，脱去氨基保护，再与另一个氨基保护的氨基酸反应，形成第二个肽键，重复上述操作，形成第三个，第四个肽键，最后从固相上断裂下来合成的多肽链，得到纯净的多肽。,二、固相合成技术,通式：,二、固相合成技术,重复2）、-3）-4）步操作，接上第三个氨基酸，第四个氨基酸最后用无水 HF 断下高分子，得到多肽。1）是把第一个氨基酸接到树脂上，2）是脱去-NH2 保护基，3）是形成第一个肽键，即接上第二个氨基酸，4）脱去连在树脂上的二肽的-NH2 保护基,二、固相合成技术,固相合成技术的优点：（1）操作简单，每步产率高；（2）分离纯化过程无中间产物损失；（3）容易实现自动化。,