多肽合成儀概述（一）

多肽合成的研究及應用現狀

多肽是一種與生物體內各種細胞功能都相關的生物活性物質，它的分子結構介于氨基酸和蛋白質之間，是由多種氨基酸按照一定的排列順序通過肽鍵結合而成的化合物。到現在，人們已在人體中發現和分離出一百多種肽類，關于多肽的研究與應用，也取得了巨大的進步，引發了空前的研究熱潮。多肽的全合成不僅具有很重要的理論意義，而且具有重要的應用價值，多肽研究成為了醫學和分子生物學研究的重點對象，世界各先進國家無不撥出巨款來建立各種規模的多肽研究中心，以期在這一重要領域中取得突破性進展。現在具有生物活性的多肽已經廣泛地應用在臨床檢測、醫學研究、疾病防治和治療等三大方面。

1、多肽合成的研究歷史

多肽合成研究已經走過了一百多年的光輝歷程，1902年，Emil Fischer首先開始關注多肽合成，由于當時在多肽合成方面的知識太少，進展也相當緩慢，直到1932年，Max Bergmann等人開始使用芐氧羰基（Z）來保護α-氨基，多肽合成才開始有了一定的發展。到了20世紀50年代，有機化學家們合成了大量的生物活性多肽，包括催產素，胰島素等，同時在多肽合成方法以及氨基酸保護基上面也取得了不少成績，這為后來的固相合成方法的出現提供了實驗和理論基礎。1963年，Merrifield首次提出了固相多肽合成方法（SPPS），這個在多肽化學上具有里程碑意義的合成方法，一出現就由于其合成方便，迅速，成為多肽合成的首選方法，而且帶來了多肽有機合成上的一次革命，并成為了一支獨立的學科——固相有機合成（SPOS），為此，Merrifield榮獲了1984年的諾貝爾化學獎。Merrifield經過了反復的篩選，最終屏棄了芐氧羰基（Z）在固相上的使用，首先將叔丁氧羰基（BOC）用于保護α-氨基并在固相多肽合成上使用，同時，Merrifield在60年代末發明了第一臺全自動多肽合成儀，并首次合成生物蛋白酶，核糖核酸酶（124個氨基酸）。1972，Lou Carpino 首先將9-芴甲氧羰基（FMOC）用于保護α-氨基，其在堿性條件下可以迅速脫除，10min就可以反應完全，而且由于其反應條件溫和，迅速得到廣泛使用，以BOC和FMOC這兩種方法為基礎的各種肽自動合成儀也相繼出現和發展，并仍在不斷得到改造和完善。同時，固相合成樹脂，多肽縮合試劑以及氨基酸保護基，包括合成環肽的氨基酸正交保護上也取得了豐碩的成果。

2、多肽合成的原理與步驟

多肽合成是一個重復添加氨基酸的過程，固相合成順序一般從C端（羧基端）向 N端（氨基端）合成。過去的多肽合成是在溶液中進行的稱為液相合成法。從1963年Merrifield發展成功了固相多肽合成方法以來，經過不斷的改進和完善，到今天固相法已成為多肽和蛋白質合成中的一個常用技術，表現出了經典液相合成法無法比擬的優點，從而大大的減輕了每步產品提純的難度。

2.1多肽合成基本原理：

先將所要合成肽鏈的羥末端氨基酸的羥基以共價鍵的結構同一個不溶性的高分子樹脂相連，然后以此結合在固相載體上的氨基酸作為氨基組份經過脫去氨基保護基并同過量的活化羧基組分反應，接長肽鏈。重復（縮合→洗滌→去保護→中和及洗滌→下一輪縮合）操作，達到所要合成的肽鏈長度，最后將肽鏈從樹脂上裂解下來，經過純化等處理，即得所要的多肽。其中α-氨基用BOC（叔丁氧羰基）保護的稱為BOC固相合成法，α-氨基用FMOC（9-芴甲氧羰基）保護的稱為FMOC固相合成法。

2.2固相多肽合成的步驟：

A、樹脂的選擇及氨基酸的固定

用于多肽合成的高分子的載體主要有3類：交聯聚苯乙烯；聚酰胺：聚乙烯一乙二醇脂類樹脂。氨基酸的固定主要是通過保護的氨基酸的羧基同樹脂的反應基團之間形成共價鍵來實現。

B、氨基、羧基、側鏈的保護及脫除

要成功合成具有特定的氨基酸順序的多肽，需要對暫不參與形成酰胺鍵的氨基和羧基加以保護，同時對氨基酸側鏈上的活性基團也要保護，反應完成后再將保護基團除去，近年來，FMOC合成法得到了廣泛的應用。羧基通常用形成酯基的方法進行保護。甲酯和乙酯是逐步合成中保護羧基的常用方法。

C、成肽反應

固相中的成肽反應一般是將兩個相應的氨基被保護的及羧基被保護的氨基酸放在溶液內并不形成肽鍵，要形成酰胺鍵，經常用的手段是將羧基活化，變成混合酸酐、活潑酯、酰氯或用強的縮合劑(如碳二亞氨)形成對稱酸酐等方法來形成酰胺鍵。

D、裂解及合成肽鏈的純化

BOC法用TFA+HF裂解和脫側鏈保護基，FMOC法直接用TFA，有時根據條件不同，其它堿、光解、氟離子和氫解等脫保護方法也被采用。合成肽鏈進一步的精制、分離與純化通常采用高效液相色譜、親和層析、毛細管電泳等。