고체-상 펩타이드 합성(SPPS)의 기본 원리 및 작업 흐름

고체-상 펩타이드 합성(SPPS)고체 지지체 위에서 펩타이드를 합성하는 방법입니다. 주요 SPPS 전략에는 다음이 포함됩니다.Boc 방법그리고Fmoc 방법. 펩타이드 합성은 순차적으로 아미노산을 첨가하는 반복적인 과정으로 일반적으로 다음 단계부터 수행됩니다.C-말단(카르복실 말단)에N-말단(아미노 말단). 먼저, 표적 펩타이드의 첫 번째 아미노산의 카르복실기가 고체 지지체(수지)에 공유결합으로 부착됩니다. 이 아미노산의 아미노기를 출발점으로 하여 N-말단 보호기가 제거되고, 과량의 활성화된 제2아미노산과 반응하여 성장하는 펩타이드 사슬이 신장된다. 이번 주기-커플링 → 세척 → 탈보호 → 중화 및 세척 → 다음 커플링-원하는 펩타이드 길이가 달성될 때까지 반복됩니다. 마지막으로, 수지에서 펩타이드 사슬을 절단하고 정제하여 목적 펩타이드를 얻습니다. -아미노 그룹이 다음으로 보호될 때Boc(tert-부틸옥시카르보닐), 그 방법을 다음과 같이 지칭한다.Boc-기반 고체-펩타이드 합성. -아미노 그룹이 다음으로 보호되는 경우Fmoc(9-플루오레닐메틸옥시카르보닐), 그것은 다음과 같이 알려져 있습니다.Fmoc-기반 고체-펩타이드 합성.

 

Boc{0}}기반 고체{1}}상 펩타이드 합성(Boc 방법)

에서Boc 방법, 트리플루오로아세트산(TFA)으로 제거 가능한 Boc 그룹-아미노 그룹을 보호하는 데 사용됩니다.벤질-형 보호 그룹사이드 체인에 사용됩니다. 합성 중에 Boc-보호된 -아미노산이 먼저 수지에 공유결합됩니다. 그런 다음 Boc 그룹을 TFA로 제거하고 생성된 유리 아미노 말단을 트리에틸아민으로 중화합니다. 다음 아미노산은 다음을 사용하여 활성화됩니다.DCC(디시클로헥실카르보디이미드)결합하여 펩타이드 사슬을 연장합니다. 조립이 완료된 후 표적 펩타이드는 일반적으로 강산을 사용하여 수지에서 절단됩니다.무수 불화수소(HF)또는트리플루오로메탄술폰산(TFMSA).Boc 합성 방법에서는 각 결합 단계 전에 보호기를 제거하기 위해 반복적인 산 처리가 필요합니다. 이는 수지로부터 펩타이드의 조기 절단 및 산성 조건 하에서의 아미노산 측쇄의 불안정성과 같은 여러 가지 부반응을 야기하여 바람직하지 않은 부반응을 초래할 수 있습니다.

 

Fmoc-기반 고체-상 펩타이드 합성(Fmoc 방법)

~ 안에1978, 마이엔호퍼와 애서턴다음을 사용하여 펩타이드 합성 전략을 개발했습니다.Fmoc(9-플루오레닐메틸옥시카르보닐)-아미노 보호 그룹으로 알려져 있습니다.Fmoc 방법. 이 접근 방식에서는 -아미노 그룹이 다음으로 보호됩니다.기본-불안정한 Fmoc, 사이드 체인은 다음과 같이 보호됩니다.산성-불안정한 Boc-유형 보호 그룹.아미노-보호 그룹으로서 Fmoc의 주요 장점은산성 조건에서의 안정성; 다음과 같은 시약을 사용한 처리에는 영향을 받지 않습니다.트리플루오로아세트산(TFA)다음을 사용하여 선택적으로 제거할 수 있습니다.마일드 베이스. 동시에 Boc와 같은 측-사슬 보호기는 염기성 조건에서 안정하며 산성 처리 시 제거됩니다. 마지막으로 펩타이드를 사용하여 수지에서 정량적으로 절단됩니다.TFA/디클로로메탄(DCM), 강산의 사용을 피함으로써 안전성과 일상적인 펩타이드 합성과의 호환성을 향상시킵니다.

 

고체{0}}상 펩타이드 합성(SPPS) 개발 역사

1.기초기(20세기초~1963년)

~ 안에1902, 에밀 피셔최초로 펩타이드 합성에 대한 연구를 진행했으나 기술적 한계로 인해 진행이 더뎠습니다. 초기 합성 사용벤조일 및 아세틸 보호 그룹제거하기가 어려웠으며 종종 다음과 같은 원인이 되었습니다.펩타이드 사슬 절단.

~ 안에1932, 맥스 버그만그리고 동료들은-벤질옥시카르보닐(Z) 그룹-아미노 보호 그룹으로 사용됩니다. 이 그룹은 다음에서 제거될 수 있습니다.촉매 수소화 또는 산성 조건, 보다 안정적인 펩타이드 합성 도구를 제공하고 1960년대 고체상 펩타이드 합성 개발의 기반을 마련했습니다.-

동안1950s, 과학자들은 다양한 물질을 성공적으로 합성했습니다.생물학적 활성 펩타이드, 와 같은옥시토신과 인슐린. 이러한 성과는 펩타이드 화학을 더욱 발전시키고 고체-펩타이드 합성의 출현을 위한 토대를 마련했습니다.

 

2.개척단계(1963)

~ 안에1963, 로버트 B. 메리필드제안했다고상-펩티드 합성(SPPS) 방법, 여기서C-말단 아미노산수지 지지체에 고정되어 있으며, 반복적인 주기를 통해 펩타이드 사슬이 늘어납니다.탈보호 및 커플링. 이 접근법은 펩타이드 합성 과정을 크게 단순화했으며선호하는 방법펩타이드 조립을 위해

메리필드가 사용함Boc(tert-부틸옥시카르보닐)-아미노 그룹을 보호합니다. 1960년대 후반에 그는 또한 다음과 같은 것을 개발했습니다.최초의 완전 자동화된 펩타이드 합성기그리고 합성 성공생물학적 단백질~와 같은리보뉴클레아제(124개 아미노산). 이러한 획기적인 성과로 Merrifield는 다음과 같은 상을 받았습니다.1984년 노벨 화학상.

 

3.기술혁신단계(1972)

~ 안에1972, 루 카르피노개발한9-플루오레닐메틸옥시카르보닐(Fmoc) 보호기, 이는기본 조건에서 부드럽게 제거, 부작용을 줄입니다. 이로 인해 특히 적합했습니다.복합 펩타이드그리고자동 합성.

그만큼Fmoc 방법점차 주류 전략으로 Boc 방법을 대체했습니다. 두 가지를 모두 기반으로 한 자동화된 펩타이드 합성기Fmoc 및 Boc 화학이후에 개발되어펩타이드 합성 자동화효율성과 재현성을 크게 향상시킵니다.

 

4.성숙기와 확장기(1990년대~현재)

수지 및 시약 최적화:개발고-로딩, 친수성 PEG-개질 수지및 효율적인 커플링 시약HBTU그리고하투고상-펩타이드 합성(SPPS)의 효율성과 수율이 크게 향상되었습니다.

기술 통합:다음과 같은 새로운 접근 방식마이크로파-보조 합성그리고유동화학반응 시간이 단축되고 수율이 더욱 높아졌습니다.

 

SPPS의 기본 원칙 및 작업 흐름:
고상-펩타이드 합성의 핵심 원리는고체 지지체 위에 펩타이드 사슬을 단계적으로 구성, 사용그룹 전략 보호그리고축합(커플링) 반응달성하다효율적이고 제어 가능한 펩타이드 조립.

1.고체-상 펩타이드 합성(SPPS)에서 고체 지지체(수지)의 역할

A 불용성 고분자 수지-예:폴리스티렌-디비닐벤젠 교차-결합 수지, Wang 수지 또는 Rink 아미드 수지-SPPS의 견고한 지지자로 선정되었습니다. 수지 표면에는기능성 그룹(예: 수산기 또는 아미노기)을 형성할 수 있습니다.펩타이드 사슬의 한쪽 끝과 공유결합, 일반적으로C-말단, 펩타이드를 고체 지지체에 고정시킵니다. 이 공유 결합은 펩타이드의 성장을 보장합니다.합성 내내 수지에 결합된 상태로 남아 있음, 이는 크게후속 반응 단계, 세척 및 정제를 용이하게 합니다.

 

2.고체-상 펩타이드 합성(SPPS)에서 그룹 전략 보호

펩타이드 합성 과정에서-아미노 그룹, 카르복실 그룹 및 반응성 측쇄 작용기-아미노산(예: 티올, 카르복실 및 아미노 그룹)은 다음과 같은 경향이 있습니다.부반응. 이러한 바람직하지 않은 반응을 방지하기 위해,보호 단체사용됩니다. 일반적인 보호 그룹은 다음과 같습니다.-아미노 보호 그룹:

Boc(tert-부틸옥시카르보닐):산에-불안정하고 아래에서 쉽게 제거됨산성 조건.

Fmoc(9-플루오레닐메틸옥시카르보닐):산성 조건에서는 안정적이며 다음 조건에서는 제거 가능기본 조건(예: 피페리딘/DMF 용액).측면-체인 보호 그룹:아미노산 측쇄의 화학적 특성에 따라 선택됩니다. 일반적인 그룹에는 다음이 포함됩니다.벤질(Bn), tert-부틸(tBu), 트리틸(Trt)등.이 그룹은합성이 끝나면 제거됨, 일반적으로 수지에서 펩타이드를 절단하는 동안 다음을 사용합니다.산성 또는 기타 특정 조건.

 

3.C-종점에서 N-종점으로 SPPS에서 합성

~ 안에고상-펩타이드 합성(SPPS), 펩타이드 조립은 일반적으로 다음에서 시작됩니다.C-말단(카르복실 말단)그리고 단계적으로 진행한다.N-말단(아미노 말단). 이는C-말단 아미노산이 먼저 고체 지지체에 부착됩니다., 그리고 후속 아미노산은이미 수지에 결합되어 있는 펩타이드 사슬의 유리 아미노기, 점차적으로 펩타이드 사슬을 늘립니다.

 

4.고체-상 펩타이드 합성(SPPS)에서의 결합 반응

보호된 아미노산이 필요합니다.활성화됨그래서 그들의카르복실기가 반응성을 띠게 된다, 그들이 형성할 수 있도록펩티드 결합수지-결합 펩타이드의 아미노 그룹과 결합합니다. 흔한시약 활성화포함하다카르보디이미드(예: DCC, DIC)HOBt, 하투, 그리고파이밥. 일단 활성화되면 카르복실기는 유리 아미노기와 반응하여축합반응, 형성아미드 결합그리고 이로써 성장하는 펩타이드 사슬에 새로운 아미노산이 부착됩니다.

 

5.고체-상 펩타이드 합성(SPPS)의 반복(순환) 작업

프로세스에는 다음이 포함됩니다.탈보호 → 커플링 → 세척의 사이클을 반복, 추가주기당 하나의 아미노산점차적으로 펩타이드 사슬을 늘려줍니다. 각 후결합 반응, 수지는씻은(예: DMF 또는 DCM과 같은 용매를 사용하여) 반응하지 않은 시약,-부산물 및 과잉 아미노산을 제거합니다. 그만큼-새로 추가된 잔기의 아미노 그룹이 탈보호됩니다., 다음 커플링 반응을 준비하기 위해 유리 아민을 노출시킵니다. 이 주기는 원하는 펩타이드 서열이 완전히 조립될 때까지 반복됩니다.

 

6.고체-상 펩타이드 합성(SPPS)에서의 절단

펩타이드 사슬이 원하는 길이에 도달하면,견고한 지지대에서 분리됨적절한 시약을 사용하는 동시에모든 보호 그룹 제거. 일반적으로 사용되는 절단 시약은 다음과 같습니다.트리플루오로아세트산(TFA), 뿐만 아니라펩타이드와 수지 사이의 결합을 끊습니다.뿐만 아니라보호 그룹을 제거합니다Fmoc 및 Boc와 같은 펩타이드를 원래 상태로 복원합니다.기본 상태. 펩타이드 사슬이 원하는 길이에 도달하면,견고한 지지대에서 분리됨적절한 시약을 사용하는 동시에모든 보호 그룹 제거. 일반적으로 사용되는 절단 시약은 다음과 같습니다.트리플루오로아세트산(TFA), 뿐만 아니라펩타이드와 수지 사이의 결합을 끊습니다.뿐만 아니라보호 그룹을 제거합니다Fmoc 및 Boc와 같은 펩타이드를 원래 상태로 복원합니다.기본 상태.

이러한 단계를 통해,고상-펩타이드 합성(SPPS)가능하게견고한 지지체에 효율적이고 제어된 펩타이드 사슬 조립, 기존 용액-합성에 필요한 복잡한 중간 정제 단계를 피하고합성 효율 및 수율 향상.

이러한 단계를 통해,고상-펩타이드 합성(SPPS)가능하게견고한 지지체에 효율적이고 제어된 펩타이드 사슬 조립, 기존 용액-합성에 필요한 복잡한 중간 정제 단계를 피하고합성 효율 및 수율 향상.