Химический синтез белков в промышленности

Биосинтез белков Каковы же основные формы связи аминокислотв сложной молекуле белка? Ещ в 1891 г. А. Я. Данилевский высказалпредположение, что это амидные связи, образованные карбоксилом одной молекулыаминокислоты и аминогруппой другой поликонденсация типа голова хвост , например -H2O H2N-CH2-C O HNHCH2COOH OH H2N-CH2-CO-NH-CH2-COOH пептидная связь Амидные связи этого типа называютсяпептидными связями,а низкомолекулярные соединения, в которых аминокислотысоединены друг с другом пептидными связями, принято называть пептидами илиполипептидами . Пептиды образуются при частичном гидролизебелков.

Пептидная теория строения белка была развита Э. Фишером и Гофмейстероми в настоящее время окончательно подтверждена. В зависимости от числа аминокислотныхостатков, входящих в молекулу полипептида, различают дипептиды, трипептиды,тетрапептиды и т. д Характерную для пептидов группировку -CO-NH- называют пептидной.Названия полипептидов производят отназваний остатков аминокислот, прореагировавших своими карбоксильными группами,и от названия аминокислоты, реагирующей своей аминогруппой и сохраняющейсвободную карбоксильную группу H2N-CH2-CO-NH-CH CH3 -COOHглицилаланин H-гли-ала-OH NH2-CH CH3 -CO-NH-NH2-CO-NH-CH2-COOHАланилглицилгли цин H-ала-гли-гли-OH К настоящему времени разработано многометодов превращения а-аминокислот в пептиды и синтезированы простейшие природные белки инсулин, рибонуклеаза, вазопрессин, окситоцин и др. Для того чтобы соединить две аминокислотыпептидной связью, необходимо а закрыть защитить карбоксильную группуглицина и аминогруппу аланина, чтобы не произошло нежелательных реакций по этимгруппам б образовать пептидную связь в снять защитные группы.

Защитныегруппы должны над жно закрывать аминную и карбоксильную группы в процессесинтеза и потом легко сниматься без разрушения пептидной связи.

Защита аминогруппы наиболее простопроводится ацилированием -HClR-COCl H2N-CH-COOH R-CO-NH-CH-COOH CH2 CH3 Карбоксильную группу для защиты превращают в сложноэфирную -HOH H2N-CH2-COOH HOR H2N-CH2-COOR Для образования пептидной связи или активируют карбоксильную группу N-ацилаланина, превращая его в хлорангидрид, илипроводят конденсацию в присутствии сильных водоотнимающих веществ дициклогексилкарбодиимид,этоксиацетилен -H2O R-CO-NH-CH-COOH HNHCH2-COOR CH3 гидролиз R-CO-NH-CH-CO-NH-CH2-COOR CH3 H2N-CH-CO-NH-CH2-COOH CH3 Затем снимают защитные группы в таких условиях, чтобы незатрагивалась пептидная связь. Таким образом можно синтезировать не только ди но и три и тетрапептиды и т. д Очень перспективный метод синтеза пептидныхсвязей предложил в 1960 г. Мерифильд США . Этот метод потом получил название тв рдофазногосинтеза пептидов.

Первая аминокислота с защищ нной аминогруппойприсоединяется к тв рдому носителю ионнообменной смоле, содержащейпервоначально группы CH2Cl 1-аястадия , с образованием так называемой якорной связи, которая обозначенажирной линией 1 -NaCl Смола-CH2Cl NaOOC-CHR-NHCOR Смола- -CH2O-C-CHR-NHCOR Смола-CH2O-C-CHR- O O HOOC-CHR -NHOR 3 -NH2 Смола-CH2O-C-CHR- 4 O-NHCO-CHR -NHCOR Смола-CH2O-C-CHR NHCO-CHR -NH2 и т. д. O Затем наращивают пептидную цепь, пропускаячерез смолу растворы соответствующих реагентов.

Для этого сначала убираютгруппу, защищающую конечную NH2 группу 2-ая стадия . Пропуская через смолу раствор другой аминокислоты с защищ ннойаминогруппой в присутствии водоотнимающих реагентов, образуют пептидную связьмежду первой и второй аминокислотой 3-я стадия . Если затем убрать защитнуюгруппу 4-ая стадия , синтез пептида можно вести далее.

После наращиванияпептидной цепи до нужной величины гидролизуют якорную сложноэфирную связь исмывают полипептид со смолы HBrСмола-CH2O-CO-CHR-NH CO-CHR NH2 Смола-CH2OH HOOCCHRNH COCHR NH2 Полипептид Метод Мерифильда прост в техническомоформлении, что позволяет полностью автоматизировать процесс.

Поэтому, хотявышеупомянутые белки инсулин 51 аминокислота и рибонуклеаза 124 аминокислоты были синтезированы классическими методами, метод Мерифильда позволяетзначительно сократить затраты труда и времени на синтез белков.

Так,рибонуклеаза была синтезирована Мерифильдом в 1968 г. менее чем за месяц, хотясинтез включал 369 последовательных реакций. Чеботар в А. 11п1.