Пептиды и пептидная связь

Каковы же основные формы связи аминокислот в сложной молекуле белка? Еще в 1891 г. А. Я. Данилевский высказал предположение, что это амидные связи, образованные карбоксилом одной молекулы аминокислоты и аминогруппой другой (поликонденсация типа «голова — хвост»), например:

Амидные связи этого типа называются пептидными свя л ям и, а низкомолекулярные соединения, в которых аминокислоты соединены друг с другом пептидными связями, принято называть пептидами (или полипептидами)^[1].

Пептиды образуются при частичном гидролизе белков. Пептидная теория строения белка была развита Э. Фишером и в настоящее время окончательно подтверждена.

В зависимости от числа аминокислотных остатков, входящих в молекулу полипептида, различают дипептиды, трипептиды, тетрапептиды и т. д. Характерную для пептидов группировку —СО—NH— называют пептидной.

Названия полипептидов производят от названий остатков аминокислот, прореагировавших своими карбоксильными группами, и от названия аминокислоты, реагирующей своей аминогруппой и сохраняющей свободную карбоксильную группу:

К настоящему времени разработано много методов превращения а-аминокислот в пептиды и синтезированы простейшие природные белки — инсулин, рибонуклеаза, вазопрессин, окситоцин и др.

Чтобы соединить две аминокислоты пептидной связью, например получить аланилглицин, необходимо: а) закрыть (защитить) карбоксильную группу глицина и аминогруппу аланина, чтобы не произошло нежелательных реакций по этим группам; б) образовать пептидную связь; в) снять защитные группы. Защитные группы должны надежно закрывать аминную и карбоксильную группы в процессе синтеза и потом легко сниматься без разрушения пептидной связи.

Защита аминогруппы наиболее просто проводится ацилированием:

Карбоксильную группу для защиты превращают в сложноэфирную:

Для образования пептидной связи или активируют карбоксильную группу N-ацилаланина, превращая его в хлорангидрид, или проводят конденсацию в присутствии сильных водоотнимающих веществ (дициклогексилкарбодиимид, этоксиацетилен):

Затем снимают защитные группы в таких условиях, чтобы не затрагивалась пептидная связь. Таким образом можно синтезировать не только ди-, но и трии тетрапептиды и т. д.

Очень перспективный метод синтеза пептидных связей предложил в 1960 г. Меррифильд (США). Этот метод потом получил название твердофазного синтеза пептидов. Первая аминокислота с защищенной аминогруппой присоединяется к твердому носителю — ионообменной смоле, содержащей первоначально группы —СН₂С1 (1-я стадия), с образованием так называемой якорной связи, которая обозначена жирной линией:

Затем наращивают пептидную цепь, пропуская через смолу растворы соответствующих реагентов. Для этого сначала убирают группу, защищающую конечную NH₂-rpynny (2-я стадия). Пропуская через смолу раствор другой аминокислоты с защищенной аминогруппой в присутствии водоотнимающих реагентов, образуют пептидную связь между первой и второй аминокислотой (3-я стадия). Если затем убрать защитную группу (4-я стадия), синтез пептида можно вести далее. После наращивания пептидной цепи до нужной величины гидролизуют «якорную* сложноэфирную связь и смывают полипептид со смолы:

Метод Меррифильда прост в техническом оформлении, что позволяет полностью автоматизировать процесс. Поэтому, хотя вышеупомянутые белки инсулин (51 аминокислота) и рибонуклеаза (124 аминокислоты) были синтезированы классическими методами, метод Меррифильда позволяет значительно сократить затраты труда и времени на синтез белков. Так, рибонуклеаза была синтезирована Меррифильдом в 1968 г. менее чем за месяц, хотя синтез включал 369 последовательных реакций.

• [1] См.: Гросс Э., Маиенхофср И. Пептиды. Основные методы образования пептидной связи. — М.: Мир. 1983.