Пептидный синтез на полимерном носителе

Решение проблемы выхода продуктов реакции — это обеспечение полноты протекания реакции и легкости отделения целевого продукта реакции от других продуктов (прежде всего, от избытка реагента и других продуктов данной реакции). В пептидном синтезе эта проблема во многом решается использованием специального метода — синтеза на полимерном носителе (твердофазного пептидного синтеза); он был предложен Р.Меррифилдом (1963). Суть метода: первая аминокислота (обычно С-концевая кислота будущего полипептида), защищенная по аминогруппе, химически связывается с нерастворимым полимером. Структура этого полимера здесь подробно не обсуждается; это может быть, например, модифицированный полистирол, содержащий боковые группы СЬЬО (обозначим его символом Р-СЬЬО). Далее проводят пептидный синтез, причем растущая полимерная цепь все время связана с полимерным носителем. По окончании наращивания пептидной цепи ее отделяют от полимера. Общую схему синтеза можно представить следующим образом:

Соль защищенной С-концевой аминокислоты реагирует с группой СН₂С1 полимера, образуя сложный эфир (724) (обычное нуклеофильное замещение); таким образом, аминокислота химически связывается с полимером. Далее защиту Z (обычно это Вос-защита) снимают, образовавшееся соединение (725) вводят в реакцию со следующей защищенной аминокислотой в присутствии дициклогексилкарбодиимида (DCC); образуется N-защищенный связанный с полимером дипептид (726). Повторяя операции снятия защиты Z и взаимодействия с очередной N-защищенной аминокислотой в присутствии DCC, синтезируют прикрепленный к полимеру защищенный по N-концу целевой полипептид (727). После специальной кислотной обработки (например, безв. HF) пептидная цепь отделяется от полимера, а защита Z снимается; образуется целевой полипептид (728).

Биосинтез белков осуществляется в ходе одного из важнейших генетических процессов — трансляции. Полипептидная цепь белка образуется путем матричного синтеза, т. е. в соответствии с программой, записанной в виде структуры специальной молекулы-матрицы. Молекулой-матрицей является матричная (информационная) РНК (м-РНК); содержащаяся в ней информация скопирована с соответствующего участка ДНКгена (точнее с его кодирующих участков — экзонов). Для считывания информации используются молекулы-адапторы — транспортные РНК (т-РНК), которые обеспечивают узнавание аминокислотами «своих» участков матрицы. Само считывание происходит в комплексе м-РНК со специальной органеллой — рибосомой; образование пептидных связей происходит при действии ферментов. Комплекс мРНК-рибосома обеспечивает точную ориентацию реагирующих структур — С-конца растущей пептидной цепи и очередной аминокислоты; ферментативный катализ обеспечивает очень высокую скорость реакции. Защита аминогруппы здесь не требуется; лишь карбоксильная группа «защищена» молекулой т-РНК, которая образует с аминокислотой сложный эфир; типовая стадия синтеза — увеличение пептидной цепи на одно звено — может быть представлена схемой:

Матричный синтез полипептидных цепей рассматривается в курсе биоорганической химии и в специальных курсах.