蛋白質(zhì)分子基礎(chǔ)7-肽的人工合成

1、v1）驗(yàn)證一個(gè)新的多肽的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)新的多肽，用于研究結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系；v2）為多肽生物合成反應(yīng)機(jī)制提供重要信息；v3）建立模型酶；v4）合成新的多肽藥物等。emil fischer于上世紀(jì)初設(shè)計(jì)的多肽合成方法，稱為液相合成法，合成的肽鏈從n端向c端方向延伸。首先一個(gè)氨基酸的羧基和另一個(gè)氨基酸的氨基被保護(hù)基團(tuán)封閉，然后參與肽鍵形成的羧基被激活，如形成脂酰氯，或酸酐。激活的羧酸受到游離氨基的親電攻擊形成一個(gè)封閉的二肽，最后通過(guò)水解有選擇地除去保護(hù)基團(tuán)而留下一個(gè)完整的肽鍵。在肽合成的技術(shù)方面取得了突破性進(jìn)展的是在肽合成的技術(shù)方面取得了突破性進(jìn)展的是r.bruce merrifield，他設(shè)計(jì)了一種肽

2、的合，他設(shè)計(jì)了一種肽的合成途徑并定名為肽固相合成途徑。成途徑并定名為肽固相合成途徑。 merrifield成功地合成出了舒緩激肽（9肽）和具有124個(gè)氨基酸殘基的核糖核酸酶。1965年9月，中國(guó)科學(xué)家在世界上首次人工合成了牛胰島素。進(jìn)入80年代,以merrifield固相合成法為基礎(chǔ)固相合成法為基礎(chǔ)的多肽合成儀不斷得到完善、應(yīng)用和商業(yè)化。的多肽合成儀不斷得到完善、應(yīng)用和商業(yè)化?；瘜W(xué)合成多肽現(xiàn)在可以在程序控制的自動(dòng)化多肽合成儀上進(jìn)行。多肽的合成是一項(xiàng)很繁雜的工作 。要求有要求有旋光性的旋光性的 -氨基酸，按一定順序連接起來(lái)，氨基酸，按一定順序連接起來(lái)，又要保持旋光性不變又要保持旋光性不變 。例如

3、： 由丙氨酸和甘氨酸兩種氨基酸合成二肽，兩個(gè)氨基和兩個(gè)羧基的反應(yīng)活性相差不大，可得四種產(chǎn)物。 四種產(chǎn)物是甘-甘氨酸，甘-丙氨酸，丙-甘氨酸，丙-丙氨酸 多肽中有肽鍵存在，易發(fā)生各種反應(yīng)，如水多肽中有肽鍵存在，易發(fā)生各種反應(yīng)，如水解、氨解等，這就要求合成條件必須緩和，解、氨解等，這就要求合成條件必須緩和，也就要對(duì)參與反應(yīng)的氨基、羧基進(jìn)行也就要對(duì)參與反應(yīng)的氨基、羧基進(jìn)行“活活化化”，使反應(yīng)容易進(jìn)行；，使反應(yīng)容易進(jìn)行；有多個(gè)有多個(gè) -nh2 和和 -cooh 存在，可能同時(shí)參存在，可能同時(shí)參加反應(yīng)，這就要求把不需要參加反應(yīng)的加反應(yīng)，這就要求把不需要參加反應(yīng)的 -nh2 和和 -cooh 暫時(shí)暫時(shí)“保

4、護(hù)保護(hù)”起來(lái)，只留下起來(lái)，只留下參加反應(yīng)的參加反應(yīng)的 -nh2 和和 -cooh。多肽合成大致可以分為三個(gè)步驟：多肽合成大致可以分為三個(gè)步驟： （1）-氨基和氨基和-羧基以及側(cè)鏈基團(tuán)的保護(hù)；羧基以及側(cè)鏈基團(tuán)的保護(hù)； （2）羧基的活化和形成肽鍵；）羧基的活化和形成肽鍵； （3）脫保護(hù)基和鈍化。）脫保護(hù)基和鈍化。 保護(hù)氨基：保護(hù)氨基： 常用氯甲酸芐酯保護(hù)，因?yàn)榉磻?yīng)后，氨常用氯甲酸芐酯保護(hù)，因?yàn)榉磻?yīng)后，氨基上的芐氧羰基很容易用催化加氫的方法解基上的芐氧羰基很容易用催化加氫的方法解除保護(hù)：除保護(hù)：（用z-nh-表示） 活化羧基：活化羧基： 常使常使 -cooh 轉(zhuǎn)化成酰氯，酸酐或酯，轉(zhuǎn)化成酰氯，酸酐或

5、酯，增強(qiáng)增強(qiáng) -cooh 中中c 原子上的正電性，利于原子上的正電性，利于 -nh2 的親核反應(yīng)：的親核反應(yīng)： 合成的一般過(guò)程為：合成的一般過(guò)程為： 例：例： 由丙氨酸和甘氨酸合成二肽甘氨酰丙氨酸：由丙氨酸和甘氨酸合成二肽甘氨酰丙氨酸： （氯甲酸芐酯） （甘氨酸） （芐氧碳酰甘氨酸）（芐氧碳酰甘氨酰氯） （甘氨酰丙氨酸） 若合成長(zhǎng)鏈的多肽，需要反復(fù)進(jìn)行保護(hù)若合成長(zhǎng)鏈的多肽，需要反復(fù)進(jìn)行保護(hù) -nh2，活化，活化 -cooh，去保護(hù)基等的操作。，去保護(hù)基等的操作。用這種方法，在用這種方法，在1953年人工合成催產(chǎn)素，年人工合成催產(chǎn)素，由由9個(gè)氨基酸組成，由半胱氨酸的個(gè)氨基酸組成，由半胱氨酸的 -

6、s-s- 連連成環(huán)狀結(jié)構(gòu)；在成環(huán)狀結(jié)構(gòu)；在1965年，中國(guó)合成由年，中國(guó)合成由51個(gè)個(gè)氨基酸組成的結(jié)晶牛胰島素，由氨基酸組成的結(jié)晶牛胰島素，由 a、b 兩個(gè)兩個(gè)鏈組成。鏈組成。1979年日本合成的由年日本合成的由124個(gè)氨基酸個(gè)氨基酸組成的牛胰核糖核酸酶。組成的牛胰核糖核酸酶。 20世紀(jì)世紀(jì)70年代美國(guó)化學(xué)家梅里菲爾德年代美國(guó)化學(xué)家梅里菲爾德（merrifield r b）發(fā)明了一項(xiàng)快速、定量、）發(fā)明了一項(xiàng)快速、定量、能連續(xù)合成多肽的方法，能連續(xù)合成多肽的方法，-固相合成技術(shù)，固相合成技術(shù)，由此他獲得由此他獲得1984年年 noble 化學(xué)獎(jiǎng)?；瘜W(xué)獎(jiǎng)。 20世紀(jì)世紀(jì)70年代美國(guó)化學(xué)家梅里菲爾德

7、年代美國(guó)化學(xué)家梅里菲爾德（merrifield r b）發(fā)明了一項(xiàng)快速、定量、）發(fā)明了一項(xiàng)快速、定量、能連續(xù)合成多肽的方法，能連續(xù)合成多肽的方法，-固相合成技術(shù)，固相合成技術(shù)，由此他獲得由此他獲得1984年年 noble 化學(xué)獎(jiǎng)?；瘜W(xué)獎(jiǎng)。 原理：原理：把要合成的肽鏈的末端氨基酸的羧基以把要合成的肽鏈的末端氨基酸的羧基以共價(jià)鍵的形式與不溶性（固相）高分子樹(shù)脂共價(jià)鍵的形式與不溶性（固相）高分子樹(shù)脂（如氯甲基化的聚苯乙烯小球）相連，形成（如氯甲基化的聚苯乙烯小球）相連，形成高分子樹(shù)脂為酯基的氨基酸酯；另一氨基保高分子樹(shù)脂為酯基的氨基酸酯；另一氨基保護(hù)的氨基酸與之反應(yīng)，形成肽鍵，脫去氨基護(hù)的氨基酸與之

8、反應(yīng)，形成肽鍵，脫去氨基保護(hù)，再與另一個(gè)氨基保護(hù)的氨基酸反應(yīng)，保護(hù)，再與另一個(gè)氨基保護(hù)的氨基酸反應(yīng)，形成第二個(gè)肽鍵，重復(fù)上述操作，形成第三形成第二個(gè)肽鍵，重復(fù)上述操作，形成第三個(gè)，第四個(gè)個(gè)，第四個(gè)肽鍵，最后從固相上斷裂下肽鍵，最后從固相上斷裂下來(lái)合成的多肽鏈，得到純凈的多肽。來(lái)合成的多肽鏈，得到純凈的多肽。 通式：通式： 重復(fù)重復(fù)2）、）、-3）-4）步操作，接上第三個(gè)氨）步操作，接上第三個(gè)氨基酸，第四個(gè)氨基酸基酸，第四個(gè)氨基酸最后用無(wú)水最后用無(wú)水 hf 斷斷下高分子，得到多肽。下高分子，得到多肽。1）是把第一個(gè)氨基酸接到樹(shù)脂上，）是把第一個(gè)氨基酸接到樹(shù)脂上，2）是脫去是脫去 -nh2 保護(hù)基，保護(hù)基，3）是形成第一個(gè)肽）是形成第一個(gè)肽鍵，即接上第二個(gè)氨基酸，鍵，即接上第二個(gè)氨基酸，4）脫去連在樹(shù)）脫去