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关于固相多肽合成这些雷你都避开了吗?

2021年10月18日 10:11   学术化工

杭州固拓生物科技有限公司 发布 访问商铺

关键字:多肽

什么是固相多肽合成?

拿着这个问题问问生科和化学的学生们,哪怕自己没有操作过,很多人也能回答得差不多。毕竟固相多肽合成的出现,极大地催生了相关学科的发展。现在,一说合成多肽,第一反应就是用固相多肽合成技术,产率佳,纯度高,质量稳定,对环境友好……这个技术的优势简直太多了!

也正是因为固相多肽合成如此“好用”,自1920年多肽药物胰岛素问世以来,多肽药物就重塑了在现代制药领域的地位。在过去的20多年里,全球将近有近超过60种多肽类药物获得批准。根据一项全球多肽行业的数据分析,2016年至2024年多肽治疗的年增长率将达到9.1%。多肽行业的发展,除了固相多肽合成技术的进步之外,现实的需求也很强劲,比如代谢疾病和癌症发病率持续增加,需要更多多肽药物来进行治疗。当然,需求大,自然来钱多,最畅销的治疗代谢性疾病的多肽类药物,例如利拉鲁肽(Victoza)和类胰高血糖素肽1(GLP-1)每年至少有20亿美元的销售额。
咱们今天就来聊聊多肽药物制备的那些事儿。

多肽药物制备二三事

多肽泛指2~100个氨基酸经肽键连接形成的化合物,多肽药物具有生物活性高,特异性强,副作用小等特点。

从合成角度看,多肽药物的制备主要有化学合成、基因重组及天然提取三种方法,其中固相化学合成多肽技术拥有产率佳,纯度高,质量稳定,环境友好等优势,被广泛应用于3~50个序列的多肽原料药生产。
那么厉害的固相多肽合成,了解一下多肽的化学合成主要通过以下三种反应:(1) 有保护基氨基酸的脱保护反应;(2) 羧基脱保护和氨基酸活化的并行反应-生成加入肽链的下一氨基酸;(3) 偶联反应-形成酰胺键并合成最终的多肽。在反应(1)中,原料是有保护基的氨基酸;在反应(2)中,需要多种试剂活化氨基酸的羧基。关于固相多肽合成这些雷你都避开了吗? 

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无论什么反应,起始原料的纯度都至关重要。在多肽固相合成中,原料Fmoc-氨基酸中的杂质主要源于Fmoc基团结合到氨基酸过程中的副反应,有以下三类:

二肽杂质这类杂质源于在氨基酸上接入Fmoc基团的试剂和已经成形的Fmoc-氨基酸发生副反应。二肽杂质存在会导致目标氨基酸重复插接。

β-丙氨酰类杂质在氨基酸中引入Fmoc基团时,Fmoc-OSu会发生开环和重排,形成β-丙氨酰类杂质。此类杂质存在会导致另一分子的的β-丙氨酸残基(B)或β-丙氨酸(A)取代目标氨基酸插接到肽段关于固相多肽合成这些雷你都避开了吗?游离氨基酸杂质游离氨基酸源于氨基酸与Fmoc试剂的不完全反应。游离氨基酸存在会导致多个目标氨基酸重复插接肽链,导致Fmoc基团在Fmoc-氨基酸衍生物储存过程中自动催化裂解。

毫无疑问,这些杂质都会大大降低固相多肽合成的产率和纯度,增大提纯难度。
多肽合成中的“隐藏杀手”:乙酸相比于氨基酸骨架的杂质,乙酸则更像是固相多肽合成的“天敌”。由于分子量小且也会被活化剂活化,具有高反应活性,即便痕量乙酸也会在固相合成过程中截断延伸的肽链

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多肽批次间差异

谈完原料,可以说说多肽了。

序列相同的多肽,不同批次间存在差异,这个无法避免。序列不同的多肽,本身的性质也有差异,比如聚集 – 疏水性多肽的浓度越高,聚集也越高,活性主要取决于聚集形态下的活性。

此外,稳定性也很重要。多肽在储存过程中会有化学转变。比如含有Asp-Gly的多肽导致形成iso-Asp,多肽中的Cys通过形成二硫键而交联以及Met氧化成亚砜和焦谷氨酸形成。这些杂质有可能带有细胞毒性,比如二硫苏糖醇(DTT)。

除了纯度之外,多肽的稳定性跟储存有关,冻干状态常比溶液更稳定;再一个影响稳定性的因素就是氨基酸组成和序列,所谓sequence depends!

下面是几个典型的组成和序列导致的稳定性降低。
水解:含Asp (D)的多肽的常见问题。含有Asp-Pro (D-P)或Asp-Gly (D-G) 组合的多肽容易脱水,形成环状亚胺中间体。另外,含有Ser (S) 的序列也可能形成可切割肽链的环状亚胺中间体。

氧化:Cys (C)和Met (M)残基是发生可逆氧化的主要氨基酸。甲硫氨酸残基发生氧化后形成甲硫氨酸亚砜和/或甲硫氨酸砜,很难逆转。

二酮哌嗪和焦谷氨酸形成:二酮哌嗪形成通常发生在甘氨酸(G)位于N末端第3位点时,Pro (P)或Gly (G)位于第1或第2位点时更易发生。如果Gln (Q)位于序列的N末端位点,则焦谷氨酸形成几乎是不可避免的。这种转变也可能发生在N末端位点含有Asn (N)的多肽序列中,但可能性较小。

归根到底,想要高质量的多肽产品,就一定需要高品质的原料和试剂。

那么问题来了,多品种、高品质、高性价比的试剂要去哪里买呢?

作为全国知名的多肽合成产品的品牌,固拓生物一直保持严格的质控标准,提供高品质的试剂,用于多肽合成、高通量有机化学、标记肽以及定制产品。范围广泛的产品系列目前包括1000多种创新产品,例如王树脂和Rink树脂、Boc和Fmoc氨基酸、以及COMU、HATU、HBTU和PyBOP偶联试剂等等,尽可能满足您的多肽合成需求。

 

写到最后

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