多肽的合成途径有哪些?

最佳答案 匿名用户编辑于2024/06/25 09:51

多肽的合成主要分为两条途径: 化学合成和生物合成。

化学合成方法包括固相合成 与液相合成,从合成来看主要是以氨基酸与氨基酸之间缩合的形式来进行。在合成 含有特定顺序的多肽时,由于合成原料中含有官能度大于 2 的氨基酸单体,合成时 应将不需要反应的基团暂时保护起来,才可以进行成肽反应,这样保证了合成目标 产物的定向性;多肽的生物合成方法主要包括发酵法、酶解法,随着生物工程技术 的发展,以 DNA 重组技术为主导的基因工程法也被应用于多肽的合成。

多肽的化学合成又分为液相合成和固相合成。 (1) 多肽液相合成主要分为逐步合成和片段组合两种策略。逐步合成简洁迅速, 可用于各种生物活性多肽片段的合成。片段组合法主要包括天然化学连接和 施陶丁格连接。近年,多肽液相片段合成法发展迅速,在多肽和蛋白质合成 领域已取得了重大突破。在多肽片段合成法中,根据多肽片段的化学特定性 或化学选择性,多肽片段能够自发进行连接,得到目标多肽。因为多肽片段 含有的氨基酸残基相对较少,所以纯度较高,且易于纯化。 (2) 1963 年,美国著名生物化学家 Merrifield 提出了固相合成法,开展了多肽 固相合成,即将氨基酸的 C 末端( 羧基端) 连接在不溶树脂上,然后在此树 脂上依次进行氨基酸的缩合、延长肽链。固相合成方法可分为叔丁氧羰基 ( Boc)方法和 9-芴甲基氧羰基( Fmoc) 方法。 (3) 人们以多肽的液相和固相合成方法为基础又发展了氨基酸的羧内酸酐( NCA) 法、组合化学法等。 化学合成法是多肽药物规模化生产的主要途径,其中固相合成工艺占主导。

多肽的固相合成法由Merrifield在1963年提出,其主要原理为:将目的肽的第一个氨 基酸C端通过共价键与固相载体连接,将氨基酸N端通过保护基保护起来,再以该氨 基酸N端为合成起点,经过脱去氨基保护基和过量的已活化的第二个氨基酸进行反 应,接长肽链,重复操作,达到理想的合成肽链长度,最后将肽链从树脂上裂解下 来,分离纯化,获得目标多肽。作为固相合成法的核心之一,保护基的选择是固相合 成法的关键,实际使用的保护基主要有Merrifield提出的Boc基团和Carpino提出的 Fmoc基团,二者的区别主要在于Fmoc基团具有更强的酸稳定性,可以在一定程度 上减少合成过程中的副反应。在商业化生产的过程中,固相合成的优点在于可以控 制多肽链长度,适用于大规模生产,可以自动化、高通量地进行合成多肽;缺点在于 对试剂的需求量较大,成本较高。

液相合成法最初由Bayer和Mutter在1972年提出,其基本原理类似固相合成法,区别 在于液相合成法使用了可溶性的试剂代替了固相树脂与起始氨基酸的C端连接。与固 相合成法相比,液相合成法的优势在于无需重复进行洗脱进而可以减少试剂的用量, 降低成本并且更加环保。在液相合成法中,最初使用的液相溶剂是聚乙二醇,其成本较低且利于后续产物的纯化,但其对于氨基酸的载量较低,因此合成的效率较低, 不适合中长肽段的大规模合成。随着液相合成法的发展,在实验室层面有许多新的 载体试剂被提出,包括聚碳酸酯、疏水多聚物等。

生物合成。(1) 酶解法是一种特殊的制备多肽的方法,其原理在于通过特定的蛋白酶,例如 碱性蛋白酶、胰蛋白酶等,在特定的氨基酸位点对蛋白质进行水解,得到水解后 的多肽产物。在实验室研究和商业化生产中,酶解法主要被用来制备具有生物活 性的食物来源多肽,例如坚果多肽、牛乳多肽等。在实验室层面,通过酶解法制 备的多肽被发现具有抗氧化、降血压等生物学功能;但在商业化生产层面,其主 要属于医用食品或保健品。因此,酶解法是一种应用范围有限的多肽制备方法, 目前不属于多肽药物的常用生产方法。

(2) 发酵法也是一种生产天然产物多肽的方法。其原理在于通过微生物的代谢生 产具有生物活性的天然产物多肽。例如,瑞士乳杆菌和嗜酸乳杆菌的发酵产物中 可以提取到一种具有降血压功能的多肽。由于发酵法只能用于生产微生物自身可 以产生且被证明具有有益生物学功能的多肽,因此其应用范围很窄,目前不属于 多肽药物的常用生产方法。 (3) 基因重组法于1982年第一次被用来生产人源胰岛素,是目前在多肽药物生产 中应用最多的生物合成方法。基因重组方法包括两个主要步骤,一是设计含有编 码产物多肽的基因片段并将其扩增,二是在宿主细胞内表达该基因片段。基因重 组法使用的宿主细胞主要是微生物,由于无需多肽载体和保护基团,其与固相合 成法和液相合成法相比具有生产成本较低、生产效率较高的优势,目前在肽类抗 生素、干扰素、人源激素等多肽药物领域都有商业化应用。与化学合成方法相比, 基因重组法的缺点在于副产物较多,产物纯化较困难的缺点。