[三叔]

作者：无码喂羊



固相多肽合成技术[6]。（Solid-Phase Peptide Synthesis，下简称SPPS）。这个方法其实道理很简单：把第一个氨基被保护好的氨基酸通过羧基连接到一个高分子树脂上面。对这个氨基脱保护把下一个氨基被保护好的氨基酸通过羧基连接到这个氨基酸上面。对这个氨基脱保护……断开多肽与树脂的连接看起来并不复杂，实际上比溶液相的汇总式合成路线更简单明了：只要重复 脱保护-偶联 这样的过程，就可以把肽链不断延长下去。唯一的区别就是，第一个氨基酸是连接在一个高分子树脂上面的，这样的结果是，整条肽链是连接在高分子树脂上面的。反应完成后，用合适的化学试剂将肽链和高分子树脂之间的化学键切断，就可以收获完整的肽链了。<img src="https://pic4.zhimg.com/1d3b30ddf0fe0c554cc4a2c6568a8eaf_b.jpg" data-rawwidth="2416" data-rawheight="1261" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="2416" data-original="https://pic4.zhimg.com/1d3b30ddf0fe0c554cc4a2c6568a8eaf_r.jpg">【SPPS 示意图。 左图中灰色圆形"Resin"指的是不溶于溶剂的高分子树脂，"linker"是树脂与氨基酸羧基相连的官能团，方形”AA“表示氨基酸，小的灰色圆形”PG“表示保护基（Protecting Group）。"Coupling"表示偶联过程，"Wash"表示用溶剂反复冲洗以移去多余的反应物和催化剂，"Deprotectiong"表示对氨基酸氨基脱保护，暴露氨基，以便和下一个氨基酸的羧基发生反应。右图中是不断增长的肽链的示意图，可以看到连接在树脂上的肽链不断增长，合成完成后从树脂上切下即可。】【SPPS 示意图。 左图中灰色圆形"Resin"指的是不溶于溶剂的高分子树脂，"linker"是树脂与氨基酸羧基相连的官能团，方形”AA“表示氨基酸，小的灰色圆形”PG“表示保护基（Protecting Group）。"Coupling"表示偶联过程，"Wash"表示用溶剂反复冲洗以移去多余的反应物和催化剂，"Deprotectiong"表示对氨基酸氨基脱保护，暴露氨基，以便和下一个氨基酸的羧基发生反应。右图中是不断增长的肽链的示意图，可以看到连接在树脂上的肽链不断增长，合成完成后从树脂上切下即可。】这样一个小小的改动，有什么好处？做过有机合成的人会知道，最麻烦、最耗时的事情并不是做反应——只要用合适的催化剂活化羧基氨基，形成肽键并不困难。真正困难的是把产物从原料、催化剂等物质中分离出来。那个时候，高效液相色谱技术尚未发展起来，纯化产物是一件耗时耗力的工作。但是梅里菲尔德的这个方法太聪明了。产物连接在树脂上意味着什么？意味着产物根本不在溶液里面，我们只要把混合物过滤一下，反应物、催化剂、副产物、杂质就统统被移走了！不够纯？我们再用溶剂洗一洗就好了！想一想，用传统的柱色谱做纯化（江湖人称“过柱子”），填柱、上样、淋洗、薄层色谱紫外检测，即使对于经过多年训练非常娴熟的有机合成工作者也意味着至少一个小时的高强度工作，初学者常常要2~3个小时，如果是难以分离的物质，操作四五个小时甚至通宵达旦也不算罕见。而如今应用SPPS，用适当的溶剂反复清洗，十分钟之内，过量原料和催化剂就都被移走了！而且，解决了纯化的问题意味着什么？意味着合成效率也可以大大提高！既然我们可以轻易地洗去多余的反应物和催化剂，那用SPPS的时候，氨基酸和催化剂就可以不要钱一样地扔进体系里面了！学过化学平衡的同学应该知道，大大提高反应物的浓度，可以促使产物的产率增加。如今在SPPS过程中，游离的氨基酸常常会加5~10个当量，反应的效率达到了前所未有的高度。更加牛逼的事情是，既然合成肽链从以前的烦琐工作变成了简单的重复“脱保护-偶联-冲洗”，那何必还要人工值守？自动化的多肽合成仪很快被制造了出来。氨基酸被封装在一个个的卡带式容器里面，各种溶剂、脱保护剂、催化剂被装在一个个试剂瓶里面，只要人工设定好程序，在反应器中装入适当的树脂，排列好氨基酸，机器就可以自动完成所有的反应！我们实验室的多肽合成仪就长这个样子：<img src="https://pic4.zhimg.com/b869f02364a084d1c3cc509dcff8339f_b.jpg" data-rawwidth="360" data-rawheight="276" class="content_image" width="360">就用上面的这台机器，想要做出desB30胰岛素（没有B链末端的苏氨酸，活性和天然胰岛素一样），只需要一个周末而已！SPPS给普通人带来了什么好处？SPPS技术大大缩短了获得一条非天然肽链的时间，这就让科学家可以近乎随心所欲地改变肽链的结构以调整其性质，比如研制新型药物，延长作用时间、缩短起效时间、增加针对性、降低副作用等等，以便进一步改善患者的生活质量。比如美国的礼来（Eli Lilly）公司在上世纪研发出的赖脯胰岛素优泌乐，就是把天然胰岛素的赖氨酸和脯氨酸调换位置以达到快速起效的目的。SPPS的工作几乎是和第一批胰岛素的合成工作同时发表的，但重要性不可同日而语。梅里菲尔德在1966年顺手做了一下胰岛素[7]，这种“顺手虐专业人士”的风范在科学界并不多见。相比溶液相胰岛素全合成，SPPS这项技术对后世研究和工业界的影响都深远太多了。如今全世界用化学合成多肽的实验室都在应用SPPS，大药厂研制多肽类药物也一定会购置多肽合成仪。梅里菲尔德也因此在1984年获得了诺贝尔化学奖。完[1]Banting, F.G., et al., Pancreatic Extracts in the Treatment of Diabetes Mellitus. Canadian Medical Association journal, 1922. 12(3): p. 141-6.[2]RYLE, A.P., et al., The disulphide bonds of insulin. Biochem. J., 1955. 60(4): p. 541-556.[3]Meienhofer, J., et al., SYNTHESE DER INSULINKETTEN UND IHRE KOMBINATION ZU INSULINAKTIVEN PRAPARATEN. Zeitschrift Fur Naturforschung Part B-Chemie Biochemie Biophysik Biologie Und Verwandten Gebiete, 1963. B 18(12): p. 1120-&.[4]Katsoyannis, P.G., A. Tometsko, and K. Fukuda, Insulin Peptides. IX. The Synthesis of the A-Chain of Insulin and its Combination with Natural B-Chain to Generate Insulin Activity. Journal of the American Chemical Society, 1963. 85(1: p. 2863-2865. Katsoyannis, P.G., et al., Insulin Peptides. X. The Synthesis of the B-Chain of Insulin and Its Combination with Natural or Synthetis A-Chin to Generate Insulin Activity. Journal of the American Chemical Society, 1964. 86(5): p. 930-932.[5]Kung, Y.T., et al., TOTAL SYNTHESIS OF CRYSTALLINE BOVINE INSULIN. Scientia Sinica, 1965. 14(11): p. 1710-&.[6]Merrifield, R.B., Solid Phase Peptide Synthesis. I. The Synthesis of a Tetrapeptide. Journal of the American Chemical Society, 1963. 85(14): p. 2149-2154.[7]Marglin, B. and R.B. Merrifield, The Synthesis of Bovine Insulin by the Solid Phase Method1. Journal of the American Chemical Society, 1966. 88(21): p. 5051-5052.编辑于 2017-02-15

[灵猴]

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