Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков - Биоорганическая химия (1125798), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Наименьшую молекулярную массу еют нейротоксины из морского моллюска — к о н о т о к с и н ы, тояшие из 13 — 15 аминокислотных остатков. Конотоксины адают очень высокой токсичностью. , Изучение строенкя н физиологического действия токсинов едставляет интерес не только с позиции поиска путей их обезаживания, но и для выяснения принципов строения с целью делирования аналоговых лекарственных средств. Нейропептиды. К ним относятся пептиды, содержащиеся оловном мозге (их известно более !50). Первые два предстаеля нейропептидов, названные э н к е ф а л и н а м и, были делены нз мозга животных в 1975 г. Оба являются пентапептии, отличающимися только С-концевой а-аминокислотой, что шло отражение в их названиях.
.,Эти пептиды оказывают обезболиваюшее действие и использу- ся как лекарственные средства. Расшифровка первичной структуры многих пептидов послужи- стимулом для развития работ по их синтезу. Сложность 'теза пептидной макромолекулы связана с необходимостью спечения строго определенной последовательности амииокис. Учитывая бифункциональность аминокислот, даже в простейслучае сочетания двух компонентов, например аланина лина, можно получить четыре пептида. 337 й-конек С-конец Апанилвалин А(в-Ча~ Вапилаланин Чау -А(а МН -СН-СООН + МН-СН-СООН 2 г 2 Нз СН(СН,), Алании Валим Алвнилаланин Ага-А(а .Ялв нн Нврбобензоисн групп» Нарбобензоиснялорнд в чанчаг нтяаания СООН-тру«щ А гидр«дная смзе -оа НОМПОНент-ВАЛНН Валин Этнлоеня еф р вал на Образование венднов связи | Удаление ! НдО "з/ звщ тн ~ ОН О х йНСНС ео О .ф' образование пептпдноа сплав Н МОНС й~ СИ2 х мнс Т оп у оп Аланнпввлин Лн ептнд 388 389 три амииокислотнык остатка могут дать б трипептндов, четыре — 20 тегрвпептидов, двадцать — около (О'' пептидов, т.е.
практически бесконечное количество сочетаний. Именно этим обусловлено многообразие пептидов н белков. Легко представить трудности, возникающие при необходимости соединения в заданной последовательности нескольких сотен аминокислот. В настоящее время разработана стратегия- синтеза пептидов, заключающаяся в использовании на соответствующих этапах защиты (блокирования) одних и активации других функциональных групп. Активными должны быть функциональные группы, образующие амидную связь, т. е. карбоксильная группа одной аминокислоты (1-й компонент) и аминогруппа дру.
гой аминокислоты (2-й компонент). Амииогруппу 1-го компонента защищают ацильным радикалом (см. ! 1.!.4), а карбоксильиую группу 2-го компонента — превращением ее в сложноэфирную (см. 7.3.2). В !.м компоненте карбоксильную группу активируют путем перевода в смешанный ангидрид (см. 1!.1.4). Принципиальная схема последовательности экс. периментальных операций в синтезе пептидов может быть представлена в следующем общем виде. О Сс снятие защит» Сед ! и яг В качестве примера приведен синтез дипептида а л а н и лл и н а. ).нл компонент-длдннн щита ИН2-группе Н-СН-ОООН + С6Н5СН20-С-Сг — ' СвН5СН-ОСО МН СН вЂ” СООН 2 В 5 2 П Ног 5 2 НЗ нз С Н СН2ОСΠ— М Н-СН-СООН + С( — С-ОС Н 6 5 2 ( 2 6 -НСГ СН3 О ; — р СвН5СН2ОСО-МН вЂ” СН вЂ” С О С вЂ” ОС Н 2 5 Сн,о О )защита СООН.групп». н' (Мн-СН вЂ” СООН + С2Н5ОН м===:щ йН вЂ” СН вЂ” СООС2Н5+ Н20 ! 2 СН(СН3)2 СН(СНз)2 СвнбСН2ОСО-МН~Н вЂ” С-Π— С-ОС Н и МН-СН-СО ОСИНУ 2 5 2 СН3 О СН(СН3)2 — в С6Н5СН2ОСО-йН СН вЂ” СΠ— МН-СН-СООС2Н5 е СО + С Н ОН 1 1 2 2 6 СНЭ СН(СНз), МН СН СО МН СНСОСНе СВН5СНЗ Созе С2Н5СН а СН3 СН(СН3)2 Метод последовательного, «шаг за шагом» наращивания цепи ился принципиально правильным путем синтеза пептидов и бел- а по сравнению с первоначальными попытками синтеза за счет повременной конденсации смеси а-аминокислот, нООс — с 1 1 — ннх ьн номоонгнт зама а р раша рр юю Тверда Заза сн,-о — со — «г ) — ннг ~Ф -4- а а а за а»т сн,-о — со — Г г '1 — нн, ~(ф НООС вЂ” ( 2 г — ннк 2-й номпонент Сна — Π— СΠ— ~~ ) — нн — СО-' 2 ).-Ннк 1 СНг — О СΠ— ч 1 Н вЂ” НН вЂ” СΠ— ', 2 ) — НН— СΠ— Х';;-ННГ р г а с «азат«а« СГ,СООН ° Нп ноос ' г 1 — нн — со-с 2 ) — нн — со — 4 ь-ннз Пщюа д аа аа Рис.
11.3, Твердофазный синтез пептидов. Первым примером синтеза биологически активных пептидов послужило воссоздание полной структуры двух гормонов — окситоцина и вазопрессина (1953 — 1955) . Крупным успехом был синтез инсулина, осуществленный в нескольких странах (1963 — 1965). 360 Классический синтез пешидов включает большое число эксперииентальных операций, при этом обнзательными являются операции по вылелению и очистке продукта иа каждой стадии, что сопряжено с потерями. Поэтому неудивительно, что при завершении синтеза исгледователь получает лишь миллиграммы конечного продукта Например, з хоае трехлетней работы по синтезу инсулина осхчае.
ствлено 223 химических реакций, и прн этом выход его составил 002.-007 %. Эти трудности а значительной мере были преодолены при использованка твердофазного синтеза пептидов (Меррифилд Б, 19621. В этом методе в отличие от классического синтеза используется твердый носитель (твердая фаза) в аиде зерен полимерной смолы (диаметр 20 — 70 мкм), поверхность которых содержит хлорметильные — СН,С! группы («якорные» группы) (рис. 11 3). ПеРван о.аминокислота с защищенной (ЧНт-гРУппой (БОК-зашита) пРикРеп.
ляется («садится на якорь») к поверхности тпердой фазы эа счет карбоксильиои группы Таким образом возникает фиксированный С-конец будущей полипептид ной цепи При взаимодействии со слецаюшен а-аминокислотой с защипгеннои амнногруппой обраэуетси пептидная связь и так операции продолжаются, вклю снятие зашиты с аминогруппы на каждом этапе Отмывание от примесей изводится прямо на носителе и лишь после окончания синтеза полипептид мают с носителя, действуя бромоводородной кислотой. ' Все экспериментальные операции в твердофазнам синтезе легко лвтоматиуются. Поэтому в настоящее время этот синтез осуществляется с помощью боров — с и в т е з а т о р о в, и которых все операции совершаются в запро 'Ммированной последовательности Если в классическом синтезе для присоеди. я олнон аминокислгжы требавалнсь лни и недели, то и твердофаэном спите.
цепь можно удлинить на 6 аиинокислот в сутки. Метод Меррифилда быстро вошел в практику. Этим методом были синтезианы цени А и Б инсулина (1967), апоферритин (1968), дибонуклеоза А (1969) синтезе дибпнпкдепэаа были соединены 124 аминокислотных остатка, что по~ре вло нргшедения 369 химических реакций и 1131 автоматических операций ромывки н т. и ) беэ промежуточного выделения продуктов. К настоящему мени с помощью этого метола синтезировано большое количество пептидов, ержаших 50 и более аминокислотных остатков.
Школой акад. М. М. Шемякина предложен так называемый жидкофазный д синтеза пептидов, в котором твердый носитель заменен расгиоримым поли. ролан. При использаиании этого метода сохраняются все преимуптсства синтепроводииого в растворе, т. е более высокая скорость реакции и более широй выбор реагентов и защитных групп.
11.3. ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ПОЛИПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ ' Для высокомолекулярных полипептидов и белков наряду с рвичной структурой характерны более высокие уровни органиции, которые принято называть вторичной, третичной и четверчной структурами. ' Вторичная структура описывается пространственной ориентаей основной полипептидной цепи, третичная — трехмерной артектурой всей белковой молекулы, Как вторичная, так и треная структуры связаны с упорядоченным расположением макмолекулярной цепи в пространстве. Вторичная структура закрепляется, как правило, с помощью дородных связей между пептидными группами, довольно близко сположенными в цепи а-аминокислотных остатков. Ее основе виды — а-спираль и р-структура.
Третичная структура стализируется не только водородными связями, но и другими дами взаимодействий, например ионным, гидрофобным, а также сульфидными связями. " Первые три уровня характерны для структурной организации х белковых молекул. Четвертый уровень встречается при обра. анин единых белковых комплексов, состоящих из нескольких липептидных цепей. ' Определяющее значение в формировании более высоких уровй органиэации белковых молекул имеет нх первичная структу. . Природа а-аминокислотиых остатков и порядок их соединея обусловливают характер стабилизации более высокооргазованных структур.
При этом существенную роль играет важйшее звено первичной структуры — пептидная группа. Строение пептидной группы. В пептидной (амидной) группе О)э)Н вЂ” атом углерода находится в состоянии зрз-гибридизаи. Неподеленная пара электронов атома азота вступает в со- 361 н я е-Углеродиый атее ь я' н Боновой радикал Рис. 11.4, Расположение иа плоскости пептидной группы — СО!ЧН вЂ” — в а-углеродных атомов аминокнслотных остатков. пряжение с и-электронами двойной связи С=О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
