英文名稱:(S)-2-(tert-butoxycarbonylamino)-4-ethylhexanoic acid
CAS號(hào):1372404-73-3
別名:(2S)-2-{[(tert-butoxy)carbonyl]amino}-4-ethylhexanoic acid
N-Boc-4-ethyl-L-norleucine
L-Norleucine, N-[(1,1-dimethylethoxy)carbonyl]-4-ethyl-
分子式:C13H25NO4
分子量:259.34
結(jié)構(gòu)圖:
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多肽合成新技術(shù)介紹
經(jīng)過(guò)多年發(fā)展,多肽合成的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)已經(jīng)逐步成熟。5個(gè)氨基酸以下適用于液相合成,5-40個(gè)氨基酸選用固相合成更合適,40個(gè)氨基酸以上采用生物合成方法更佳已逐步成為一種共識(shí)。通過(guò)傳統(tǒng)的合成方法,目前已經(jīng)能夠比較容易的規(guī)模化部分結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的多肽產(chǎn)品。但不得不承認(rèn),目前的多肽合成方法還遠(yuǎn)不能算是完善,每種不同方法均還存在不同程度上的缺陷。本文將著重介紹部分具有產(chǎn)業(yè)化前景的多肽合成新方法。
1、天然化學(xué)連接(NCL)
天然化學(xué)連接或NCL是化學(xué)連接領(lǐng)域的重要擴(kuò)展,化學(xué)連接領(lǐng)域是構(gòu)建由兩個(gè)或多個(gè)未保護(hù)的肽段組裝而成的大多肽的概念。特別是,NCL是用于合成天然骨架蛋白或中等大小修飾蛋白(即小于200 AA的小蛋白)的 有效的連接方法。天然化學(xué)連接使用非保護(hù)的多肽片段,不需要酶及化學(xué)偶聯(lián)試劑的活化,通常在水溶液中就可完成的多肽合成反應(yīng)。
1953年,西奧多·威蘭德(Theodor Wieland)和他的同事發(fā)現(xiàn)了纈氨酸-硫酯與半胱氨酸氨基酸在水性緩沖液中的反應(yīng)可產(chǎn)生二肽纈氨酸-半胱氨酸的化學(xué)基礎(chǔ)。反應(yīng)通過(guò)含有半胱氨酸殘基硫的硫酯進(jìn)行。Wieland的工作導(dǎo)致了一種“活性酯”方法,該方法用于在有機(jī)溶劑中的常規(guī)溶液合成中制備受保護(hù)的肽段。
在1990年代,Scripps研究所的Stephen Kent及其同事獨(dú)立開發(fā)了“天然化學(xué)連接”,這是 種連接大的未保護(hù)肽片段的實(shí)用方法。
早的NCL方法的局限性是它固有地依賴在連接點(diǎn)具有半胱氨酸殘基。半胱氨酸相對(duì)不常見,僅占蛋白質(zhì)所有殘基的1.7%。因此方法的應(yīng)用受到了 的限制。隨后,眾多研究者在NCL方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行深入研究,意圖擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域。這類連接反應(yīng)一般對(duì)原料的N端和C端間的化學(xué)結(jié)構(gòu)有特定要求,由特定的N端和C端間的化學(xué)選擇性反應(yīng)得到連接產(chǎn)物。
1.1、通過(guò)酯交換反應(yīng)進(jìn)行連接
這是由C端為硫酯的多肽片段與N端含有自由巰基或硒基的片段反應(yīng),在連接微店形成酰胺鍵,得到與天然多肽和蛋白質(zhì)一致的骨架。該連接反應(yīng)至少經(jīng)過(guò)兩個(gè)步驟,即硫酯交換捕獲和酰基遷移反應(yīng),在連接位點(diǎn)可以生成的氨基酸殘基。
1.1.1 生成Cys的連接
Kent的小組在1994年首先發(fā)展了連接位點(diǎn)得到Cys的多肽連接方法,他們將方法稱之為“天然化學(xué)連接”。它是由C端為硫酯的多肽片段與N端為Cys的片段在pH值7.6的磷酸鹽緩沖液中反應(yīng)得到的。首先Cys的側(cè)鏈巰基與硫酯發(fā)生酯交換反應(yīng)生成新的硫酯中間體,該中間體迅速通過(guò)五元環(huán)過(guò)渡態(tài)進(jìn)行分子內(nèi)的S→N?;w移反應(yīng)得到以Cys殘基連接的多肽終產(chǎn)物。這是目前 和實(shí)用的多肽片段連接方法。Kent等人利用該方法首先制備了含有72個(gè)氨基酸殘基的人白介素L-8蛋白。
1.1.2 生成Met的連接
利用N端為高半胱氨酸(Hcy)的多肽和肽硫酯交換,經(jīng)過(guò)六元環(huán)過(guò)渡態(tài)S→N?;w移反應(yīng)后得到位點(diǎn)為Hcy的產(chǎn)物,再用甲基化試劑如對(duì)硝基苯磺酸甲酯修飾可以再連接位點(diǎn)生產(chǎn)Met。Tam等利用該方法合成了含有34個(gè)殘基的副甲狀腺激素。
1.1.3 生成Gly的連接
Low等人在N端氨基上引入1-氨基-2-巰基結(jié)構(gòu)的輔助基團(tuán),進(jìn)行硫酯交換并發(fā)生S→N?;w移反應(yīng)后,用酸脫除輔助基團(tuán),即可獲得連接位點(diǎn)為Gly殘基的產(chǎn)物。他們用該方法合成了含有106個(gè)氨基酸殘基的細(xì)胞色素b562。
上述連接反應(yīng)中,如果原料序列中間包括Cys殘基,其側(cè)鏈巰基雖然能夠發(fā)生硫酯交換反應(yīng)形成硫酯中間體,但這些中間體經(jīng)逆反應(yīng)仍可轉(zhuǎn)化為原料,只有N端Cys/Sec生成的中間體能夠發(fā)生?;嘏欧磻?yīng)得到穩(wěn)定的酰胺鍵連接的產(chǎn)物。