A peptidek szintéziséről

Korábban már volt róla szó, hogy az orgonakatalízis manapság egyik legdinamikusabban fejlődő ágazata a peptid-katalízis, ugyanis a peptidek alkalmazása számos előnyt jelent a kis méretű, prolin-szerű katalizátorokhoz képest. Ezért úgy gondoltam, hogy a mai bejegyzésben érdemes lenne  a peptidek előállítási lehetőségeivel foglalkozni. 

A peptidkémiai szintézisek már nagyon hamar az érdeklődés középpontjába kerültek. Ez eleinte annak a felismerésnek volt köszönhető, hogy a szintetikus módszerrel előállított peptidek biológiai aktivitása ekvivalensnek bizonyult a természetes eredetű megfelelővel. Először Emil Fischer állított elő szintetikus úton poliaminosavat. Ez 1901-ben a glicil-glicin volt. Egymástól teljesen függetlenül, Theodor Curtius is azon tevékenykedett, hogy kidolgozza a peptidszintézisének részleteit. Így a kettőjük munkája eredményeként megszületett a peptidszintézis oldatban kivitelezett módszere. Mivel az aminosavak bifunkciós, viszonylag reaktív vegyületek, ezért az eljárás lényege a védőcsoportok alkalmazásában rejlett. Vagyis egy N-terminálisán védett és C-terminálisan aktivált aminosavat kapcsolnak egy C-terminálisán védőcsoporttal ellátott aminosavhoz sav-amid (vagy más néven peptid-) kötéssel. A védőcsoportok alkalmazásával a mellékreakciók számának jelentős csökkentését érték el. Fischer és Curtius megközelítése csupán az aktiválás módjában tért el. Míg Fischer savkloridot, addig Curtius azidokat alkalmazott aktiválószerként. Ellenben komoly nehézséget okozott az amino csoport védelem megszüntetése (ún. deprotektálás), hiszen vele együtt a peptidkötés is felhasadt. Az 1930-as években a Bergmann és Zervas által kidolgozott benziloxi-karbonil védőcsoport szelektív hasíthatósága jelentett megoldást a problémára. A következő jelentős előrelépést a század közepén a napjainkban is kedvelt terc-butiloxi-karbonil (Boc) védőcsoport kifejlesztése jelentette.

Az oldatfázisú szintézis felvirágzásának számos tényező szabott gátat: (i) a végrehajtandó reakciólépések sokasága, (ii) az épülő peptidfragmens oldhatóságának csökkenése, (iii) és a kapcsolásokat kísérő racemizáció jelensége. A racemizáció legfőbb magyarázata az, hogy a peptidek szintetikus előállítása kezdetben az N-terminálistól a C-terminális irányába történt, az élő rendszerek mintájára. A szintézis irányának megfordításával a racemizációt ugyan sikerült minimálisra visszaszorítani. Sőt az oldhatósági problémákat is át lehetett hidalni valamennyire az ún. fragmenskondenzációs eljárás alkalmazásával. Ez azt jelenti, hogy kisebb, még oldódó peptid láncokat kapcsolnak össze, így létrehozva a hosszabb, kevéssé oldódó terméket. Ezzel az eljárással egészen hosszú peptidek, mint pl. az inzulin is előállítható.

Mégis, a sok köztitermék, és ezek eredményeként kialakuló mellékreakciók miatt megjelent az igény újabb peptidkémiai szintézismódszer megteremtésére. A megoldást az ún. szilárdfázisú peptidszintézis és a már megismert védőcsoport technika kombinációja jelentette. A módszer alapelve Bruce Merrifield fejében született meg, aki 1963-ban egy klórmetilezett sztirol-divinil-benzol kopolimerhez kapcsolta a felépítendő peptid C-terminálisát. A peptid lánc kiépítése egy az egyben a hordozón történik, ami legtöbbször valamilyen speciális polimer gyanta. A peptidet csak az utolsó aminosav felkapcsolása és a megfelelő deprotektálási lépések után távolítják el a hordozóról. Az immobilizált szintézis során a kapcsolásoknál nagy feleslegben alkalmazhatóvá válnak a reagensek, ami a szintézis gyorsaságát jelentősen fokozza. Másrészt a szilárd fázisról könnyen lemoshatók a feleslegben alkalmazott vagy feldúsult anyagok és a kapcsolás során képződő homogén melléktermékek, így mellékreakciók lehetősége gyakorlatilag minimális lett. Így jelentősen leegyszerűsödött és gyorsabbá vált a szintetikus munka. A következő években védőcsoport technika fejlődése volt megfigyelhető. A legfontosabb előrelépés, hogy általánosan elterjedt a bázis-labilis ún. Fmoc (9-fluorenil-metiloxi-karbonil) védőcsoport alkalmazása az aminosavak N-védésére, párba állítva a sav-labilis terc-butil alapú oldallánc védelemmel. Így manapság már kellően diverz védőcsoport kémia és jól használható szilárd fázisú módszer segíti a peptid szintézist, aminek komoly szerepe volt a vegyület család széleskörű elterjedésében. 

A bejegyzés az alábbi irodalmakra támaszkodik:

• Norbert Sewald, Hans-Dieter Jakubke, Peptides: Chemistry and Biology, 2002, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.
• Szloszár Alíz, Szilárd hordozós peptid organokatalizátorok szintézise aldehidek aszimmetrikus α-aminálásához, diplomamunka, 2013 (témavez.: Dr. Ötvös Sándor Balázs)

ö.s.

A kutatás a TÁMOP-4.2.4.A/2-11/1-2012-0001 azonosító számú Nemzeti Kiválóság Program – Hazai hallgatói, illetve kutatói személyi támogatást biztosító rendszer kidolgozása és működtetése konvergencia program című kiemelt projekt keretében zajlott. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.