多肽合成方法科普

多肽合成方法

一、基本介绍

多肽是涉及到生物体内各种细胞功能的生物活性物质。它是分子结构介于氨基酸和蛋白质之间的一类化合物，由多种氨基酸按照一定的排列顺序通过肽键结合而成。到现在，人们已经发现和分离出一百多种存在于人体的肽，对于多肽的研究和利用，出现了一个空前的繁荣景象。多肽的全合成不仅具有很重要的理论意义，而且具有重要的应用价值。通过多肽全合成可以验证一个新的多肽的结构；设计新的多肽，用于研究结构域功能的关系；为多肽生物合成反应机制提供重要的信息；建立模型酶以及合成新的多肽药物等。

二、合成方法

多肽的合成主要有两种途径：化学合成和生物合成。化学合成主要通过氨基酸缩合反应来实现。为得到具有特定顺序的合成多肽，当合成原料中含有官能度大于2的氨基酸单体时，应将不需要反应的基团暂时保护起来，然后再进行连接反应，以保证合成的定向进行。多肽的化学合成有固相合成和液相合成，其主要的区别在于是否使用固相载体。多肽液相合成主要有逐步合成和片段组合两种策略，逐步合成简洁迅速，被用于各种生物活性多肽片段的合成；片段组合法为合成含有100个以上氨基酸的多肽提供了最有前途的路线，并已成功地合成了多种有生物活性的多肽，其最大的特点是易于纯制。液相合成方法现在主要采用BOC和Z两种保护方法，现在主要应用在短肽合成，如阿斯巴甜，力肽，催产

素等，其相对与固相合成，具有保护基选择多，成本低廉，合成规模容易放大的许多优点。与固相合成比较，液相合成主要缺点是，合成范围小，一般都集中在10个氨基酸以内的多肽合成，还有合成中需要对中间体进行提纯，时间长，工作量大。1963年，Merrifield创立了固相合成法，为此，Merrifield获得了1984年的诺贝尔化学奖。该方法是将氨基酸的C末端固定在不溶树脂上，然后在此树脂上依次缩合氨基酸、延长肽链。固相合成法又可分为Boc（叔丁氧羰基）法和Fmoc（9-芴甲氧羰基）法。它具有合成方便，迅速，容易实现自动化，而且可以比较容易的合成到30个氨基酸左右多肽。在传统液相和固相合成多肽方法的基础上，人们又发展了氨基酸的羧内酸酐（NCA）法、液相分段合成法、组合化学法等。在生物合成多肽方面，除了常用的发酵法、酶解法外，随着生物工程技术的发展，DNA重组技术也被应用于多肽合成。

1.液相多肽合成（solution phase synthesis）

液相多肽合成现在仍然被广泛的使用，在合成短肽和多肽片段上具有合成规模大，合成成本低的显著优点，而且由于是在均相中进行反应，可以选择的反应条件更加丰富，象一些催化氢化，碱性水解等条件，都可以使用，这在固相中，使用却由于反应效率低，以及副反应等原因，无法应用。液相多肽合成中主要采用BOC和Z两种反应策略。

2.固相多肽合成（Solid-phase peptide synthesis，SPPS）

经过不断的改进和完善，固相法已成为多肽和蛋白质合成中的一个常用技术，表现出经典液相合成法无法比拟的优点。其基本原理是：先将所要合成肽链的羟末

端氨基酸的羟基以共价键的结构同一个不溶性的高分子树脂相连，然后以此结合在固相载体上的氨基酸作为氨基组份经过脱去氨基保护基并同过量的活化羧基组分反应，接长肽链。重复（缩合-洗涤-去保护-中和及洗涤-下一轮缩合）操作，达到所要合成的肽链长度，最后将肽链从树脂上裂解下来，经过纯化等处理，即得所要的多肽。固相多肽合成现在使用的主要有两种策略：Boc和Fmoc两种。Boc方法合成过程中，需要反复使用TFA脱BOC，而且在最后从树脂上切割下来需要使用HF，由于HF必须使用专门的仪器进行操作，而且切割过程中容易产生副反应，因此现在使用受到实验条件限制，使用也逐渐减少。Fmoc方法反应条件温和，在一般的实验条件下就可以进行合成，因此，也得到了非常广泛的应用。

2.1 树脂的选择

能够用于多肽合成的固相载体必须满足如下要求：必须包含反应位点（或反应基团），以使肽链在这些位点上，并在以后除去；必须对合成过程中的物理和化学条件稳定；载体必须允许在不断增长的肽链和试剂之间快速的、不受阻碍的接触；另外，载体必须允许提供足够的连接点，以使每单位体积的载体给出有用产量的肽，并且必须尽量减少被载体束缚的肽链之间的相互作用。用于固相法合成多肽的高分子载体主要有三类：聚苯乙烯-苯二乙烯交联树脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯-乙二醇类树脂及衍生物，这些树脂只有导入反应基团，才能直接连上氨基酸。根据所导入的反应基团的不同，这些树脂可以分为氯甲基树脂、羧基树脂、氨基树脂或酰肼型树脂。Boc合成法通常选择氯甲基树脂，Fmoc合成法通常选

择羧基树脂如王氏树脂。

固相合成常用树脂