Биохимия человека Том 1 - Марри Р. 1993

Структура и функции белков и ферментов
Пептиды
Автоматический синтез пептидов

С помощью классических химических методов удалось синтезировать октапептиды вазопрессин и окситоцин, а позднее — брадикинин, однако выходы конечного продукта были столь низкими, что нельзя было надеяться на возможность синтеза более длинных полипептидов или белков. Эту задачу удалось решить методом автоматического твердофазного синтеза, разработанным Меррифилдом. Весь процесс проводится в одном сосуде, в который автоматически по заданной программе, через определенные промежутки времени, добавляются реагенты, удаляются продукты и т. д. Процесс состоит из следующих этапов.

1. Аминокислота, которая будет находиться на С-конце полипептида, присоединяется к нерастворимой частичке смолы.

2. Вводится вторая аминокислота с предварительно блокированной соответствующим реагентом аминогруппой, и в присутствии дегидратирующего агента дициклогексилкарбодиимида образуется пептидная связь.

3. Блокирующая группа отщепляется кислотой; при этом образуются газообразные продукты, которые удаляются.

4. Стадии 2 и 3 повторяются со следующей присоединяемой (второй) аминокислотой, далее с третьей, и так до тех пор, пока к частичке смолы не окажется присоединенным полностью синтезированный полипептид.

5. Полипептид отщепляется от частички смолы.

Процесс протекает быстро и с прекрасным выходом. На образование каждой пептидной связи затрачивается около 3 ч. Этим методом за 8 сут была синтезирована A-цепь инсулина (21 остаток) и за 11 сут — В-цепь (30 остатков). Наиболее выдающийся результат состоял в полном синтезе панкреатической рибонуклеазы (124 остатка; рис. 5.10) с общим выходом 18%; это был первый синтезированный фермент. Это достижение ознаменовало собой начало новой эры не только в области изучения структуры белка, но и в смежных областях, например в иммунологии, в производстве вакцин, а также, возможно, в медицине при лечении болезней, связанных с врожденными нарушениями метаболизма. Ряд физиологически важных пептидов был синтезирован из L-аминокислот с помощью методов, исключающих их рацемизацию; полученные продукты в полной мере обладали физиологической активностью. Примерами служат октапептиды окситоцин и вазопрессин, адренокортикотропный гормон (АКТГ) и меланоцитстимулирующий гормон (гл. 45).

Литература

Cantor C.R., Schimmel P.R. Biophysical Chemistry, Part I: The Conformation of Macromolecules, Freeman, 1980. [Имеется перевод: Кантор Ч., Шиммел П. Биофизическая химия.— М: Мир, 1984.]

Chin С. С. О., Wold F. Separation of peptides on phosphócellulose and other cellulose ion exchangers, Methods Enzymol, 1977, 47, 204.

Cooper T.G. The Tools of Biochemistry, Wiley, 1977.

Craig L. C., Cowburn D., Bleich H. Methods of the study of small polypeptide hormones and antibiotics in solution, Annu. Rev. Biochem., 1975, 44, 509.

Dayhoff M. (ed.) Atlas of Protein Sequence and Structure, Vol. 5, National Biomedical Research Foundation, Washington, DC, 1972, Suppl. 1, 1973; Suppl. 2, 1976; Suppl. 3, 1979.

Hash J. H. (ed.) Antibiotics. In: Methods in Enzymology, Vol. 43, Academic Press, 1975.

Heftman E. Chromatography: A Laboratory Handbook of Chromatographic and Electrophoretic Methods, 3rd ed., Van Nostrand, 1975.

Jauregui-Adeli J., Marti J. Acidic cleavage of the aspartylproline bond and the limitations of the reaction, Anal. Biochem., 1975, 69, 468.

Mahoney W. C., Hermodson M. A. High-yield cleavage of tryptophanyl peptide bonds by o-iodosobenzoic acid, Biochemistry, 1979, 18, 3810.

Mahoney W.C., Smith P.K., Hermodson M.A. Fragmentation of proteins with o-iodosobenzoic acid: Chemical mechanism and identification of o-iodosobenzoic acid as a reactive contaminant that modifies tyrosyl residues, Biochemistry, 1981, 20, 443.

Marglin A., Merrifield R. B. Chemical synthesis of peptides and proteins, Annu. Rev. Biochem., 1970, 39, 841.

Needelman S.B. (ed.) Protein Sequence Determination, Springer-Verlag, 1970.

Patthy L., Smith E. L. Reversible modification of arginine residues: Application to sequence studies by restriction of tryptic hydrolysis to lysine residues, J. Biol. Chem., 1975, 250, 557.

Pearson J. D. et al. Reversed-phase supports for the resolution of large denatured protein fragments, J. Chromatogr., 1981, 207, 325.

Regnier E. F., Gooding К. M. High performance liquid chromatography of proteins, Anal. Biochem., 1980, 103, 1.

Snyder S. H., Innes R. B. Peptide neurotransmitters, Annu. Rev. Biochem., 1979, 48, 755.

Stewart J. M., Young J. D. Solid Phase Peptide Synthesis, Freeman, 1969.

Storm D. R., Rosenthal K. S., Swanson P. E. Polymyxin antibiotics, Annu. Rev. Biochem., 1977, 46, 723.

Zweig G., Sherma J. Handbook of Chromatography, 2 vols, CRC Press, 1972.