第四章蛋白质的化学合成

这也是世界上第一个蛋白质的全合成。这是我国科 技人员在奋力攀登世界科学高峰，为祖国在基础研 究方面争得的一项世界冠军。
1953年du Vigneaud (维格诺德)首次化学合成了多 肽激素—催产素(8AA), 1955年诺贝尔化学奖。 1970年，中国血统的美国生物化学家李卓浩合成了 有188个氨基酸链的人体生长激素。 1979年，矢岛治明等人用液相法成功地合成了有 124个氨基酸残基的牛胰核糖核酸酶(RNase),各种指 标都达到天然RNA酶水平。
目的基因 + 载体DNA 重组DNA 宿主细胞（转基因生物） 复制 表达 蛋白质（酶） 代谢产物（目标有机分子）
固相合成技术(Solid phase synthesis) 基本原理：每一步反应的产物都以固相形式存在。在整 个过程中，反应物与产物始终在不同的相中。
X Ê÷Ö¬
O
-
C
CH
NH
tBoc
Resin
HCHO, HCl
Resin
Heated
CH2 Cl
O
O
R1
CF 3 COOH
Resin
CH O
C
CH
NH
tBoc
或 HCl/CH 3 COOH
O O R1
-
R2 C O CH NH tBoc
Resin
CH
O
C
CH
NH2
DCC
N,N’-二环已基碳二亚胺
O
R1 CH NH
方法比较
液相合成：低投入，低成本，易实现大规模 化生产. 固相合成：合成工艺简单、中间体不需要纯 化、生产周期较短、容易实现半机械化 . 半合成方法和酶促合成方法 ：主体选择性 高；区域选择性高；氨基酸范围窄；集团保护 性要求低；底物纯度要求中；无副产物；无消 旋化. 基因工程的方法 ：对于合成较大的肽和蛋 白质有天然优势.
从原则上讲：蛋白质或多肽的合成并不复杂， 大体上可分为三个步骤：

氨基和羧基以及侧链基团的保护


羧基活化和形成肽键
脱除保护基和纯化
固相多肽合成已经有40年的历史了，然而到 现在，人们还只能合成一些较短的肽链，更谈 不上随心所欲地合成蛋白质了，同时合成中的 试剂毒性，昂贵费用，副产物等一直都是令人 头痛的问题。 而在生物体内，核糖体上合成肽链的速度和 产率都是惊人的。 是否能从生物体合成蛋白质的原理上得到一 些启发，应用在固相多肽合成（树脂）上，这 是一个令人感兴趣的问题，也许是今后多肽合 成的发展。
O C
R2 CH NH tBoc
Resin
CH O
C
O
R1 CH NH
O C
R2 CH NH
O C
Rn CH NH tBoc
Resin
CH
O
C
Owk.baidu.com
CF 3 COOH+ HBr
O CH NH C CH NH
O C CH
O C
Rn CH NH3
+
C
N
HO
C
目标多酞
1965年，中国科学院和北京大学生物系联 手首次人工合成了牛胰岛素，成了轰动世界 的大事。
第四章 蛋白质的化学合成（简介）
蛋白质合成的发展
开始时是液相的化学合成（目前已把它叫做 经典的方法），发展到60年代中期出现了固相 合成和自动化，这是吸取了高分子化学的成就。 从60年代末到70年代前半期，利用蛋白质 和多肽的专一性降解和对酶促反应深入研究的 结果建立了蛋白质和多肽的半合成方法和酶促 合成方法。 70年代下半期，DNA合成和基因工程的兴起 又从另一个侧面对多肽合成产生了巨大的影响， 一些蛋白质和多肽已经可以通过基因合成和基 因工程的手段用细菌来生产。
A
A
B
A B
C
A B C
X
½ âÍ Ñ
+
A B C
多肽合成之父
获得1984年诺贝尔化学奖
Robert Bruce Merrifield (1921-)
梅里菲尔德



自1953年起,多年从事蛋白质化学的研究。 从1959年5月开始研究多肽固相合成法. 1962年成功地用固相合成法合成一个二肽。同年 他又合 成一个四肽。1963年又合成了含有9个氨基酸残基的缓舒 激肽,只花了8天时间。 梅里菲尔德的多肽固相合成法比经典的合成方法省时间, 简便,效率又高. 随后,在实践中不断完善,到了70年代,已成为许多多肽合 成实验室使用的一种基本方法。 1965年梅里菲尔德制成了第一台自动化合成仪。 1969年他用这台仪器高速地合成由124个氨基酸残基组成 的核糖核酸酶A。核糖核酸酶A是世界上首次人工合成的酶。 他因发明多肽固相合成法,对发展新药物和遗传工程的重 大贡献而获1984年诺贝尔化学奖。 现在广泛应用的＂蛋白质自动合成仪＂就是在这个基础上 发展起来的。