A mai bejegyzésben kicsit részletesebben fogok írni a
szilárdfázisú peptidszintézisről (SPPS), és az organokatalizátor immobilizáció
egy nagyon kézenfekvő módszerét fogom ismertetni.
Az előző írásomban már röviden érintettem, hogy a szilárd fázisú technika elve a következő: a peptid láncot szilárd hordozón építjük ki, az első aminosavat kovalens
kötéssel a hordozóhoz kötjük, és további aminosavak egymás utáni
összekapcsolásával építjük fel a molekulát, a C → N-terminális
irányban. A C-terminális aminosavat a karboxil-csoportjánál fogva savamid kötéssel kapcsoljuk a hordozó polimerhez, ezután a szabad amino csoportját egy N-védett aktivált aminosavval kapcsoljuk megfelelő kapcsolószer jelenlétében. Az aktiválás során az aminosav karboxil csoportját legtöbbször aktív észterré alakítjuk, vagyis reaktívabbá tesszük a kapcsolás szempontjából. A védőcsoport
eltávolítást követően a hordozó mátrixhoz kötött peptiden a kapcsolás
megismételhető tetszőleges számban, tehát a lépések ciklikus ismétléséről beszélhetünk. A szintézis során szükséges az aminosavak oldallánc-funkciós csoportjainak védelme is a mellékreakciók elkerülése végett. Az eredményes kapcsolás érdekében az aminosav származékokat, és
a kapcsoló reagenseket nagy feleslegben, a gyantakapacitásra nézve 3-5-szörös mennyiségben alkalmazzuk. Az egyes szintézislépések között
többszöri mosással és szűréssel távolíthatjuk el ezek feleslegét a gyantaszemcsékről.
Általában az utolsó lépésként a kész peptidet úgy hasítjuk le a hordozóról,
hogy azzal egyidejűleg a védőcsoportok is eltávozzanak.
Két általánosan elterjedt protokoll szerint történhet az SPPS. Amelyben az aminosavak α-aminocsoportjának védelmét a Boc
védőcsoport (terc-butiloxikarbonil) látja el és az oldallánc védelmet pedig benzil
csoport jelenti (Bzl), Boc/Bzl stratégiának nevezzük. Amikor pedig Fmoc (9H-fluorén-9-ilmetoxil-karbonil) az
átmeneti és terc-butil (tBu) az állandó védőcsoport, Fmoc/tBu stratégiáról beszélünk. A Boc/Bzl
technika esetén savas közegben zajlik az átmeneti védőcsoport eltávolítása,
valamint a végső hasítás is. Az utóbb említett stratégiában viszont az átmeneti
amino védőcsoport hasítása bázisokkal történik és a befejező savas hasítás is
enyhébb körülmények között kivitelezhető.
Az SPPS egyik sarkalatos pontja a gyanta, vagyis a szilárd hordozó választás. Mostanra már megannyi gyantatípust kifejlesztettek, melyeket rendszerint
egy térhálósítható polimer és ehhez kapcsolódó kémiailag kötött funkciós
csoport alkot. Ezekkel a gyantákkal, mint szilárd hordozókkal szemben
támasztott legfőbb követelmények, hogy tartalmazzanak olyan reaktív részeket,
melyekhez a peptidlánc kapcsolható; jó duzzadási tulajdonságokkal rendelkezzenek,
vagyis az épülő peptidlánc az oldószerek és a reagensek számára is jól
hozzáférhető legyen; továbbá fizikailag és kémiailag is stabilak maradjanak az
adott reakciókörülmények között.
Az SPPS jelentősége a katalizátorkémia szempontjából, hogy megfelelő szilárd hordozó és kapcsolási technika választásával a peptidkatalizátor szintézis és immobilizáció praktikusan egy lépésben megvalósítható. Munkánk során többször is alkalmaztuk ezt az eljárást, és az Fmoc/tBu protokoll szerint történő peptid szintézishez, olyan speciális
gyantákat kerestünk hordozóként, amelyekről a védőcsoport eltávolítási lépések
során nem hasad le a katalizátor. Végül két hordozóra esett a választásunk (1. ábra): (i) politelinglikol–polisztirol koplimer
TentaGel-re és (ii)
4-metilbenzhidrilamin linkerrel rendelkező térhálósított polisztirol gyantára (PS-MBHA). Ez a kísérleti elrendezés meglehetősen egyszerű és praktikus, ugyanis megspórolhatók az idő- és energia-igényes peptidtisztítási és feldolgozási lépések, és az újra-immobilizáció. A hordozós katalizátort pedig közvetlenül felhasználhatjuk a peptidszintézis után. Nem mellesleg az SPPS technikailag is nagyon előnyös, ugyanis a manuális peptidszintézis csupán néhány eszközt igényel, egy üvegfrittel
és csappal ellátott edényt, mely csatlakoztatható egy vákuum berendezéshez, és
egy rázópadot, ami a szintézis során a megfelelő keveredést biztosítja.
1. Ábra: gyantatípusok, (a) TentaGel és (b) PS-MBHA.
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.
