多肽合成技術(shù)-國肽生物

多肽合成技術(shù)多肽化學(xué)已經(jīng)走過了一百多年的光輝歷程，1902年，EmilFischer首先開始關(guān)注多肽合成，由于當(dāng)時(shí)在多肽合成方面的知識(shí)太少，進(jìn)展也相當(dāng)緩慢當(dāng)時(shí)合成采用了苯甲酰，乙酰保護(hù)，脫去相當(dāng)困難，而且容易導(dǎo)致肽鏈斷裂。1963年，Merrifield提出了固相多肽合成方法（SPPS），這個(gè)在多肽化學(xué)上具有里程碑意義的合成方法，一出來，就由于其合成方便，迅速，現(xiàn)在已經(jīng)成為多肽合成的方法，隨后的發(fā)展也證明了該方法不僅僅是一種合成方法，而且也帶來了有機(jī)合成上的一次革命，并成為了一支獨(dú)立的學(xué)科，固相有機(jī)合成（SPOS）。

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著蛋白質(zhì)組學(xué)的研究深入，對(duì)于多肽化學(xué)的要求不僅僅是合成方法，而更多的集中在多肽標(biāo)記與修飾方法，以及蛋白結(jié)構(gòu)與功能模擬多肽的合成以及長(zhǎng)肽或蛋白合成。多肽化學(xué)合成的基本介紹多肽化學(xué)合成方法，包括液相和固相兩種方法。液相合成方法現(xiàn)在主要采用BOC和Z兩種保護(hù)方法，現(xiàn)在主要應(yīng)用在短肽合成，如阿斯巴甜，力肽，催產(chǎn)素等，其相對(duì)與固相合成，具有保護(hù)基選擇多，成本低廉，合成規(guī)模容易放大的許多優(yōu)點(diǎn)。與固相合成比較，液相合成主要缺點(diǎn)是，合成范圍小，一般都集中在10個(gè)氨基酸以內(nèi)的多肽合成，還有合成中需要對(duì)中間體進(jìn)行提純，時(shí)間長(zhǎng)，工作量大。固相合成方法現(xiàn)在主要采用FMOC和BOC兩種方法，它具有合成方便，迅速，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，而且可以比較容易的合成到30個(gè)氨基酸左右多肽。

1.氨基酸保護(hù)基

20種常見氨基酸，根據(jù)側(cè)鏈可以分為幾類：脂肪族氨基酸（Ala，Gly，Val，Leu，Ile，），芳香族氨基酸（Phe，Tyr，Trp，His），酰胺或羧基側(cè)鏈氨基酸（Asp，Glu，Asn，Gln），堿性側(cè)鏈氨基酸（Lys，Arg），含硫氨基酸（Cys，Met），含醇氨基酸（Ser，Thr），亞氨型基酸（Pro）。多肽化學(xué)合成中氨基酸的保護(hù)非常關(guān)鍵，直接決定了合成能夠成功的關(guān)鍵。因?yàn)槌Ｒ姷?0中氨基酸中有很多都是帶有活性側(cè)鏈的，需要進(jìn)行保護(hù)，一般要求，這些保護(hù)基在合成過程中穩(wěn)定，無副反應(yīng)，合成結(jié)束后可以*定量的脫除。合成中需要進(jìn)行保護(hù)的氨基酸包括：Cys，Asp，Glu，His，Lys，Asn，Gln，Arg，Ser，Thr，Trp，Tyr。需要進(jìn)行保護(hù)的基團(tuán)：羥基，羧基，巰基，氨基，酰胺基，胍基，吲哚，咪唑等。其中Trp也可以不保護(hù)，因?yàn)檫胚嵝再|(zhì)比較穩(wěn)定。當(dāng)然在特殊的情況下，有些氨基酸也可以不保護(hù)，像 Asn，Gln，Thr，Tyr。

氨基酸側(cè)鏈保護(hù)基團(tuán)非常多，同一個(gè)側(cè)鏈有多種不同的保護(hù)基，可以在不同的條件下選擇性的脫除，這點(diǎn)在環(huán)肽以及多肽修飾上具有很重要的意義。而且側(cè)鏈保護(hù)基和選擇的合成方法有密切的關(guān)系，液相和固相不一樣，固相中BOC和FMOC策略也不一樣，從某種意義上看，多肽化學(xué)就是氨基酸保護(hù)基的靈活運(yùn)用與搭配。關(guān)于側(cè)鏈保護(hù)基的使用，請(qǐng)參考王德心的《固相有機(jī)合成——原理及應(yīng)用指南》第四章，我們這里主要介紹Cys，Lys，Asp的幾種保護(hù)基及其脫除方法。Cys見的保護(hù)基有三種，Trt，Acm，Mob，這三個(gè)保護(hù)基可以完成多對(duì)二硫鍵多肽的合成。Lys見的保護(hù)基有：Boc，F(xiàn)moc，Trt，Dde，Allyl，這對(duì)于固相合成環(huán)肽提供了很多正交的保護(hù)策略。Asp見的保護(hù)基有：Otbu，OBzl，OMe，OAll，OFm，同樣也提供了多種正交的保護(hù)策略。

2.多肽縮合試劑

目前多肽合成中，主要采用羧基活化方法來完成接肽反應(yīng)，早使用的是將氨基酸活化為酰氯，疊氮，對(duì)稱酸酐以及混合酸酐的方法，但是由于這些條件下，存在氨基酸消旋，以及反應(yīng)試劑危險(xiǎn)以及制備比較復(fù)雜，逐漸被后來的縮合試劑取代，按照其結(jié)構(gòu)可以分為兩種：縮合試劑主要有：碳二亞胺型，鎓鹽型（Uronium）。

主要包括：DCC，DIC， EDC.HCl等。采用 DCC進(jìn)行反應(yīng)，由于反應(yīng)中生成的 DCU，在 DMF中溶解度很小，產(chǎn)生白 色沉淀，所以一般不用在固相合成中，但是由于其價(jià)格便宜，在液相合成中，可以通過過濾除去，應(yīng)用仍然相當(dāng) 廣泛。EDC.HCl因?yàn)槠渌芙庑缘奶攸c(diǎn)，在多肽與蛋白的連接中使用比較多，而且也相當(dāng)成功。但是該類型的縮 合試劑的一個(gè)大的缺點(diǎn)， 就是如果單獨(dú)使用， 會(huì)有比較多的副反應(yīng)， 但是研究表明如果在活化過程中添加 HOBt， HOAt等試劑，可以將其副反應(yīng)控制在很低的范圍。

鎓鹽型縮合試劑反應(yīng)活性高，速度快，現(xiàn)在使用非常廣泛，主要包括：HBTU，TBTU，HATU，PyBOP等。該試劑使用過程中需要添加有機(jī)堿，如，二異丙基乙胺（DIEA），N-甲基嗎啉（NMM），該試劑加入后，才能活化氨基酸。

3.多肽合成方法比較

液相多肽合成現(xiàn)在仍然廣泛的使用，在合成短肽和多肽片段上具有合成規(guī)模大，合成成本低的顯著優(yōu)點(diǎn)，而且由于是在均相中進(jìn)行反應(yīng)，可以選擇的反應(yīng)條件更加豐富，像一些催化氫化，堿性水解等條件，都可以使用，這在固相中，使用卻由于反應(yīng)效率低，以及副反應(yīng)等原因，無法應(yīng)用。液相多肽合成中主要采用BOC和Z兩種反應(yīng)策略。

固相多肽合成現(xiàn)在使用的主要有兩種策略：BOC和FMOC兩種。BOC方法合成過程中，需要反復(fù)使用TFA脫BOC，而且在后從樹脂上切割下來需要使用HF，由于HF必須使用專門的儀器進(jìn)行操作，而且切割過程中容易產(chǎn)生副反應(yīng)，因此現(xiàn)在使用受到實(shí)驗(yàn)條件限制，使用也逐漸減少。FMOC方法反應(yīng)條件溫和，在一般的實(shí)驗(yàn)條件下就可以進(jìn)行合成，因此，也得到了非常廣泛的應(yīng)用。固相合成中樹脂，一般都是聚苯乙烯-二乙烯苯材料，大小在75-150μm，交聯(lián)度在1-2%之間，現(xiàn)在使用的大多是1%，因?yàn)檫@種交聯(lián)度下，樹脂在DMF，DCM中具有很好的溶脹性能，立體上是一個(gè)空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，反應(yīng)物分子可以在樹脂內(nèi)部自由移動(dòng)。樹脂中關(guān)鍵的部分是連接手臂，它一端連接在樹脂上，一端作為反應(yīng)位點(diǎn)。目前廣泛使用的樹脂有：PAM，MBHA，Wang，2-Cl-Trt，Rink-Amide-MBHA等。其中PAM，MBHA是用在BOC策略中，因?yàn)槠鋵?duì)酸非常穩(wěn)定，需要在HF，TFMSA等強(qiáng)酸條件下才能夠切割下來。

4.非放射性核素標(biāo)記

目前在非放射性核素標(biāo)記中，使用廣泛的仍然是 C13，H2，因?yàn)槠涫褂冒踩派湫孕　，F(xiàn)在有比較*的非放射性標(biāo)記的氨基酸，可以按照正常的多肽合成方法將標(biāo)記好的氨基酸直接連接到多肽上。

5.熒光標(biāo)記

熒光標(biāo)記由于沒有放射性，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單。因此，目前在生物學(xué)研究中熒光標(biāo)記應(yīng)用非常廣泛，熒光標(biāo)記方法與熒光試劑的結(jié)構(gòu)有關(guān)系，對(duì)于有游離羧基的采用的方法與接肽反應(yīng)相同，也采用 HBTU/HOBt/DIEA方法連接。但是對(duì)于 FITC 標(biāo)記，需要在連接 FITC 前，增加一個(gè)氨基己酸，避免在切割的過程中被 TFA切割掉。

6.生物素標(biāo)記

生物素 - 親合素系統(tǒng) (biotin-avidinsystem ， BAS)，是 70年代后期應(yīng)用于免疫學(xué)，并得到迅速發(fā)展的一種新型生物反應(yīng)放大系統(tǒng)。由于它具有生物素與親合素之間高度親和力及多級(jí)放大效應(yīng)，并與熒光素、酶、同位素等免疫標(biāo)記技術(shù)有機(jī)地結(jié)合，使各種示蹤免疫分析的特異性和靈敏度進(jìn)一步提高。主要有用于標(biāo)記多肽氨基的生物素N-羥基丁二酰亞胺酯 (BNHS)和生物素對(duì)硝基酚酯 (pBNP)，其中以 BNHS，當(dāng)然，也可以直接使用生物素也可以標(biāo)記，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)上有個(gè)游離的羧基， 采用 HBTU/HOBt/DIEA方法縮合，由于生物素的溶解度低， 使用 DMSO/DMF的混合溶劑增加溶解度。

總之，今后多肽化學(xué)的研究，不僅是將更多的有機(jī)化學(xué)合成新方法，新技術(shù)引入到多肽研究當(dāng)中，而且對(duì)蛋白的結(jié)構(gòu)以及功能模擬，開展結(jié)構(gòu)活性研究（structureactivityrelationship）將是研究開發(fā)的熱點(diǎn)，因?yàn)檫@將為揭示蛋白的內(nèi)在的生物活性本質(zhì)提供大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

國肽生物主要提供：多肽合成、多肽定制、同位素標(biāo)記肽、人工胰島素、磷酸肽、生物素標(biāo)記肽、熒光標(biāo)記肽（Cy3、Cy5、Fitc、AMC等）、目錄肽、偶聯(lián)蛋白（KLH、BSA、OVA等）、美容肽、化妝品肽、多肽文庫構(gòu)建、抗體服務(wù)、糖肽、訂書肽、藥物肽、RGD環(huán)肽等。詳情請(qǐng)咨詢國肽生物