Prinsip Asas Dan Aliran Kerja Pepejal-Sintesis Peptida Fasa (SPPS)
Sintesis peptida fasa pepejal{0}(SPPS)ialah kaedah untuk mensintesis peptida pada sokongan pepejal. Strategi SPPS utama termasukKaedah BocdanKaedah Fmoc. Sintesis peptida ialah proses berulang penambahan asid amino secara berurutan dan secara amnya dijalankan dariC-terminal (hujung karboksil)kepadaN-terminus (akhir amino). Pertama, kumpulan karboksil asid amino pertama peptida sasaran dilekatkan secara kovalen pada sokongan pepejal (resin). Menggunakan kumpulan amino asid amino ini sebagai titik permulaan, kumpulan pelindung terminal N-dibuang dan rantai peptida yang semakin meningkat dipanjangkan melalui tindak balas dengan lebihan asid amino kedua yang diaktifkan. Kitaran ini-gandingan → mencuci → nyahlindung → peneutralan dan mencuci → gandingan seterusnya-diulang sehingga panjang peptida yang diingini dicapai. Akhirnya, rantaian peptida dipotong daripada resin dan disucikan untuk mendapatkan peptida sasaran. Apabila -kumpulan amino dilindungi denganBoc (tert-butyloxycarbonyl), kaedah tersebut dirujuk sebagaiSintesis peptida fasa pepejal-Boc{0}}berasaskan. Apabila -kumpulan amino dilindungi denganFmoc (9-fluorenylmethyloxycarbonyl), ia dikenali sebagaiFmoc-berasaskan sintesis peptida-fasa pepejal.
Sintesis Peptida Fasa-Berasaskan Boc-(Kaedah Boc)
DalamKaedah Boc, Kumpulan Boc boleh ditanggalkan oleh asid trifluoroacetic (TFA)digunakan untuk melindungi -kumpulan amino, manakalabenzyl-jenis melindungi kumpulandigunakan untuk rantai sisi. Semasa sintesis, asid amino -yang dilindungi Boc-dipautkan dahulu secara kovalen kepada resin. Kumpulan Boc kemudiannya dikeluarkan dengan TFA, dan terminal amino bebas yang terhasil dinetralkan dengan trietilamin. Asid amino seterusnya diaktifkan menggunakanDCC (dicyclohexylcarbodiimide)dan digabungkan untuk memanjangkan rantai peptida. Selepas pemasangan selesai, peptida sasaran dibelah daripada resin menggunakan asid kuat, biasanyahidrogen fluorida kontang (HF)atauasid trifluoromethanesulfonic (TFMSA).Dalam kaedah sintesis Boc, rawatan asid berulang diperlukan untuk mengeluarkan kumpulan pelindung sebelum setiap langkah gandingan. Ini boleh membawa kepada beberapa tindak balas sampingan, seperti pembelahan pramatang peptida daripada resin dan ketidakstabilan rantai sampingan asid amino di bawah keadaan berasid, mengakibatkan tindak balas sampingan yang tidak diingini.
Sintesis Peptida Fasa-Berasaskan Fmoc-(Kaedah Fmoc)
Dalam1978, Meienhofer dan Athertonmembangunkan strategi sintesis peptida menggunakanFmoc (9-fluorenylmethyloxycarbonyl)sebagai -kumpulan pelindung amino, dikenali sebagaiKaedah Fmoc. Dalam pendekatan ini, -kumpulan amino dilindungi denganasas-Fmoc labil, manakala rantai sisi dilindungi dengankumpulan pelindung jenis-Boc labil-asid.Kelebihan utama Fmoc sebagai kumpulan-pelindung amino ialahkestabilan dalam keadaan berasid; ia tidak terjejas oleh rawatan dengan reagen sepertiasid trifluoroacetic (TFA)dan boleh dialih keluar secara terpilih menggunakanasas ringan. Pada masa yang sama, kumpulan-pelindung rantai sampingan seperti Boc adalah stabil dalam keadaan asas dan dialih keluar di bawah rawatan berasid. Akhirnya, peptida dibelah secara kuantitatif daripada resin menggunakanTFA/diklorometana (DCM), mengelakkan penggunaan asid kuat dan dengan itu meningkatkan keselamatan dan keserasian dengan sintesis peptida rutin.
Sejarah Pembangunan Pepejal-Sintesis Peptida Fasa (SPPS)
1. Peringkat Asas (Awal Abad ke-20 hingga 1963)
Dalam1902, Emil Fischeradalah yang pertama meneroka sintesis peptida, tetapi kemajuannya perlahan disebabkan oleh batasan teknikal. Sintesis awal digunakankumpulan pelindung benzoil dan asetil, yang sukar untuk dialih keluar dan sering menyebabkanbelahan rantai peptida.
Dalam1932, Max Bergmanndan rakan sekerja-memperkenalkankumpulan benzyloxycarbonyl (Z).sebagai -kumpulan pelindung amino. Kumpulan ini boleh dialih keluar di bawahpenghidrogenan pemangkin atau keadaan berasid, menyediakan alat yang lebih dipercayai untuk sintesis peptida dan meletakkan asas untuk pembangunan-fasa sintesis peptida pepejal pada tahun 1960-an.
Semasa1950s, saintis berjaya mensintesis pelbagaipeptida aktif secara biologi, sepertioksitosin dan insulin. Pencapaian ini memajukan lagi kimia peptida dan mewujudkan asas untuk kemunculan-sintesis peptida fasa pepejal.
2. Peringkat Perintis (1963)
Dalam1963, Robert B. Merrifieldmencadangkankaedah sintesis peptida fasa pepejal-(SPPS)., di manaC-asid amino terminalberlabuh pada sokongan resin, dan rantai peptida dipanjangkan melalui kitaran berulangpenyahlindungan dan gandingan. Pendekatan ini sangat memudahkan proses sintesis peptida dan menjadikaedah pilihanuntuk pemasangan peptida.
Merrifield digunakanBoc (tert-butyloxycarbonyl)untuk melindungi -kumpulan amino. Menjelang akhir 1960-an, beliau juga membangunkanpertama pensintesis peptida automatik sepenuhnyadan berjaya disintesisprotein biologisepertiribonuclease (124 asid amino). Untuk pencapaian cemerlang ini, Merrifield telah dianugerahkanHadiah Nobel dalam Kimia pada tahun 1984.
3. Peringkat Inovasi Teknologi (1972)
Dalam1972, Lou CarpinomembangunkanKumpulan pelindung 9-fluorenylmethyloxycarbonyl (Fmoc)., yang bolehperlahan-lahan dikeluarkan dalam keadaan asas, mengurangkan tindak balas sampingan. Ini menjadikannya amat sesuai untukpeptida kompleksdansintesis automatik.
TheKaedah Fmocsecara beransur-ansur menggantikan kaedah Boc sebagai strategi arus perdana. Pensintesis peptida automatik berdasarkan kedua-duanyaKimia Fmoc dan Boctelah dibangunkan kemudiannya, memacuautomasi sintesis peptidadan sangat meningkatkan kecekapan dan kebolehulangan.
4. Peringkat Kematangan dan Pengembangan (1990-an hingga Kini)
Pengoptimuman Resin dan Reagen:Pembangunan daripadaresin diubah suai-tinggi, PEG hidrofilik-dan reagen gandingan yang cekap sepertiHBTUdanHATUtelah meningkatkan kecekapan dan hasil sintesis peptida fasa pepejal (SPPS) dengan ketara-
Integrasi Teknologi:Pendekatan baru sepertigelombang mikro-sintesis berbantudankimia alirantelah memendekkan masa tindak balas dan meningkatkan lagi hasil.
Prinsip Asas dan Aliran Kerja SPPS:
Prinsip teras sintesis peptida fasa pepejal- ialahpembinaan berperingkat rantai peptida pada sokongan padu, menggunakanmelindungi strategi kumpulandantindak balas pemeluwapan (gandingan).untuk dicapaipemasangan peptida yang cekap dan terkawal.
1. Peranan Sokongan Pepejal (Resin) dalam Pepejal-Sintesis Peptida Fasa (SPPS)
A resin polimer tidak larut-sepertipolistirena-divinilbenzena silang-resin terpaut, resin Wang atau resin amida Rink-dipilih sebagai sokongan padu dalam SPPS. Permukaan resin mengandungikumpulan berfungsi(cth, kumpulan hidroksil atau amino) yang boleh terbentukikatan kovalen dengan satu hujung rantai peptida, selalunyaC-terminal, menambat peptida kepada sokongan pepejal. Lampiran kovalen ini memastikan bahawa peptida yang semakin meningkatkekal terikat pada resin sepanjang sintesis, yang sangatmemudahkan langkah tindak balas seterusnya, mencuci, dan penulenan
2.Melindungi Strategi Kumpulan dalam Pepejal-Sintesis Peptida Fasa (SPPS)
Semasa sintesis peptida,-kumpulan amino, kumpulan karboksil dan sisi reaktif-kumpulan fungsi rantaiasid amino (seperti tiol, karboksil, dan kumpulan amino) terdedah kepadatindak balas sampingan. Untuk mengelakkan tindak balas yang tidak diingini ini,melindungi kumpulandigunakan. Kumpulan pelindung biasa termasuk:-Kumpulan Pelindung Amino:
Boc (tert-butyloxycarbonyl):Asid-labil, mudah dikeluarkan di bawahkeadaan berasid.
Fmoc (9-fluorenylmethyloxycarbonyl):Stabil dalam keadaan berasid, boleh dikeluarkan di bawahsyarat asas(cth, larutan piperidine/DMF).Kumpulan-Pelindung Rantaian Sampingan:Dipilih mengikut sifat kimia rantai sampingan asid amino.kumpulan ommon termasukbenzil (Bn), tert-butil (tBu), tritil (Trt), dsb. Kumpulan ini ialahdikeluarkan pada akhir sintesis, biasanya semasa pembelahan peptida daripada resin, menggunakanasid atau keadaan khusus lain.
3.C-Terminus to N-Sintesis Terminus dalam SPPS
Dalamsintesis peptida fasa pepejal-(SPPS), pemasangan peptida biasanya bermula padaC-terminal (hujung karboksil)dan meneruskan langkah demi langkah ke arahN-terminus (akhir amino). Ini keranaC-asid amino terminal mula-mula dilekatkan pada sokongan pepejal, dan asid amino seterusnya digandingkan dengankumpulan amino bebas rantai peptida yang sudah terikat pada resin, memanjangkan rantai peptida secara beransur-ansur.
4. Tindak balas Gandingan dalam-Sintesis Peptida Fasa Pepejal (SPPS)
Asid amino yang dilindungi perludiaktifkansupaya merekakumpulan karboksil menjadi reaktif, membolehkan mereka membentuk aikatan peptidadengan kumpulan amino peptida terikat-damar. Biasamengaktifkan reagentermasukcarbodiimides(cth, DCC, DIC),HOBt, HATU, danPyBOP. Setelah diaktifkan, kumpulan karboksil bertindak balas dengan kumpulan amino bebas dalam atindak balas pemeluwapan, membentuk anikatan amidadan dengan itu melekatkan asid amino baru pada rantai peptida yang semakin meningkat.
5. Operasi Berulang (Kitaran) dalam Pepejal-Sintesis Peptida Fasa (SPPS)
Proses tersebut melibatkanmengulangi kitaran deproteksi → gandingan → mencuci, menambahsatu asid amino setiap kitaranuntuk memanjangkan rantai peptida secara beransur-ansur. Selepas setiaptindak balas gandingan, damar ialahdibasuh(cth, dengan pelarut seperti DMF atau DCM) untuk membuang reagen tidak bertindak balas,-produk dan asid amino berlebihan. The-kumpulan amino bagi sisa yang baru ditambah kemudian dinyahlindungi, mendedahkan amina bebas untuk bersedia untuk tindak balas gandingan seterusnya. Kitaran ini diulang sehingga jujukan peptida yang dikehendaki dipasang sepenuhnya.
6. Pembelahan dalam Pepejal-Sintesis Peptida Fasa (SPPS)
Sebaik sahaja rantai peptida telah mencapai panjang yang dikehendaki, ia adalahterbelah daripada sokongan padumenggunakan reagen yang sesuai, pada masa yang samamenyingkirkan semua kumpulan yang melindungi. Reagen belahan yang biasa digunakan ialahasid trifluoroacetic (TFA), yang bukan sahajamemutuskan ikatan antara peptida dan resintetapi jugamengalih keluar kumpulan yang melindungiseperti Fmoc dan Boc, memulihkan peptida kepadanegeri asal. Sebaik sahaja rantai peptida telah mencapai panjang yang dikehendaki, ia adalahterbelah daripada sokongan padumenggunakan reagen yang sesuai, pada masa yang samamenyingkirkan semua kumpulan yang melindungi. Reagen belahan yang biasa digunakan ialahasid trifluoroacetic (TFA), yang bukan sahajamemutuskan ikatan antara peptida dan resintetapi jugamengalih keluar kumpulan yang melindungiseperti Fmoc dan Boc, memulihkan peptida kepadanegeri asal.
Melalui langkah-langkah ini,sintesis peptida fasa pepejal-(SPPS)membolehkanpemasangan rantai peptida yang cekap dan terkawal pada sokongan padu, mengelakkan langkah penulenan perantaraan rumit yang diperlukan dalam sintesis fasa-penyelesaian tradisional dan dengan ketarameningkatkan kecekapan dan hasil sintesis.
Melalui langkah-langkah ini,sintesis peptida fasa pepejal-(SPPS)membolehkanpemasangan rantai peptida yang cekap dan terkawal pada sokongan padu, mengelakkan langkah penulenan perantaraan rumit yang diperlukan dalam sintesis fasa-penyelesaian tradisional dan dengan ketarameningkatkan kecekapan dan hasil sintesis.
