איך העיקרון של יצירת קשר פפטיד בסינתזה מותאמת אישית של פפטיד?

על פני השטח, יצירת קשרים פפטידים, המניבים דיפפטידים, היא תהליך כימי פשוט.המשמעות היא ששני מרכיבי חומצת האמינו מקושרים על ידי קשר פפטיד, קשר אמיד, תוך כדי התייבשות.

יצירת קשר פפטיד היא הפעלה של חומצת אמינו בתנאי תגובה מתונים.(א) קבוצת קרבוקסיל, חומצת אמינו שנייה (B) קבוצת הקרבוקסיל המופעלת הנוקליאופיליה יוצרת את הדיפפטיד (AB)."אם רכיב הקרבוקסיל (A) אינו מוגן, לא ניתן לשלוט ביצירת הקשר הפפטיד".ניתן לערבב תוצרי לוואי כגון פפטידים ליניאריים ומחזוריים עם תרכובות המטרה AB.לכן, כל הקבוצות הפונקציונליות שאינן מעורבות ביצירת קשר פפטיד חייבות להיות מוגנות בצורה הפיכה זמנית במהלך סינתזת פפטיד.

אז סינתזת פפטיד - היווצרות של כל קשר פפטיד - כרוכה בשלושה שלבים של צבירה.

הצעד הראשון הוא להכין כמה חומצות אמינו שצריכות הגנה, והמבנה ה-zwitterionic של חומצות אמינו כבר לא קיים.

השלב השני הוא תגובה דו-שלבית ליצירת קשרים פפטידים, שבה קבוצת הקרבוקסיל של חומצת האמינו המוגנת N מופעלת תחילה לתוצר הביניים הפעיל ולאחר מכן נוצר הקשר הפפטיד.תגובה משולבת זו יכולה להתרחש כתגובה חד-שלבית או כשתי תגובות עוקבות.

השלב השלישי הוא הסרה סלקטיבית או הסרה מלאה של בסיס המגן.למרות שכל ההסרה יכולה להתרחש רק לאחר הרכבת כל שרשראות הפפטידים, נדרשת גם הסרה סלקטיבית של קבוצות הגנה על מנת להמשיך בסינתזת הפפטידים.

מכיוון ש-10 חומצות אמינו (Ser, Thr, Tyr, Asp, Glu, Lys, Arg, His, Sec ו-Cys) מכילות קבוצות תפקודיות של שרשרת צד, הדורשות הגנה סלקטיבית, מה שהופך את סינתזת הפפטידים למסובכת יותר.יש להבחין בין בסיסי הגנה זמניים למחצה קבועים בגלל הדרישות השונות לסלקטיביות.קבוצות הגנה זמניות משמשות בשלב הבא כדי לשקף את ההגנה הזמנית של חומצות אמינו או קבוצות פונקציונליות קרבוקסיל.קבוצות הגנה קבועות למחצה מוסרות מבלי להפריע לקשרים פפטידים שכבר נוצרו או לשרשראות צד של חומצות אמינו, לפעמים במהלך הסינתזה.

"באופן אידיאלי, הפעלה של רכיב הקרבוקסיל ויצירת קשרים פפטידים (תגובות צימוד) לאחר מכן צריכה להיות מהירה, ללא היווצרות גזעית או תוצרי לוואי, ויש ליישם מגיבים מולרים כדי להשיג תפוקות גבוהות."למרבה הצער, אף אחת משיטות הצימוד הכימי לא עונה על הדרישות הללו, ומעטות מתאימות לסינתזה מעשית.

במהלך סינתזת פפטידים, הקבוצות הפונקציונליות המעורבות בתגובות שונות מקושרות בדרך כלל למרכז הידני, גליצין הוא החריג היחיד, וקיים סיכון פוטנציאלי לסיבוב.

השלב האחרון במחזור סינתזת הפפטידים הוא הסרה של כל קבוצות ההגנה.הסרה סלקטיבית של קבוצות הגנה חשובה להארכת שרשרת פפטידים בנוסף לדרישה להסרה מלאה של הגנה בסינתזת דיפפטיד.יש לתכנן בקפידה אסטרטגיות סינתטיות.בהתאם לבחירה האסטרטגית, N יכול להסיר באופן סלקטיבי את קבוצות ההגנה α-amino או carboxyl.המונח "אסטרטגיה" מתייחס לרצף של תגובות עיבוי של חומצות אמינו בודדות.באופן כללי, יש הבדל בין סינתזה הדרגתית לעיבוי שברים.סינתזת פפטידים (המכונה גם "סינתזה קונבנציונלית") מתרחשת בתמיסה.ברוב המקרים, ניתן לסנתז הארכה הדרגתית של שרשרת הפפטידים רק על ידי שימוש בשרשרת הפפטידים לסינתזה של שברים קצרים יותר.כדי לסנתז פפטידים ארוכים יותר, יש לפלח את מולקולות המטרה למקטעים מתאימים ולקבוע שהן יכולות למזער את מידת ההתמיינות בקצה ה-C.לאחר הרכבה הדרגתית של השברים הבודדים, תרכובת המטרה תצורף.האסטרטגיה של סינתזת הפפטידים כוללת את בחירת מקטע המגן הטוב והמתאים ביותר, ואסטרטגיית סינתזת הפפטידים כוללת את בחירת השילוב המתאים ביותר של בסיסי מגן ושיטת צימוד הפרגמנטים הטובה ביותר.