多肽合成是生物化学中用于构建蛋白质和多肽链的重要技术,其核心原理是通过化学方法将氨基酸按特定顺序连接成肽键。以下是多肽合成的基本步骤及原理:
一、基本原理
多肽合成通过 缩合反应实现,具体过程包括:
氨基酸活化:
将氨基酸的α-氨基用保护基团(如Boc、FMOC)保护,羧基活化生成活泼中间体(如酸酐或酰氯);
缩合反应:
活化后的氨基酸之间通过脱去一分子水形成肽键,反应可在线性或固相载体上进行;
纯化与裂解:
通过洗涤、去保护、中和等步骤去除未反应物质,最后将肽链从树脂上裂解并纯化。
二、固相合成法(SPPS)
这是目前最常用的多肽合成方法,步骤如下:
树脂选择与氨基酸固定 选择不溶性高分子树脂(如交联聚苯乙烯、聚酰胺等),将目标多肽的C端氨基酸羧基通过共价键连接在树脂上,氨基作为合成起点;
保护基团引入与脱除
- α-氨基用Boc或FMOC保护,羧基用酸酐(如DCC)或强缩合剂(如碳二亚胺)活化;
- 反应后通过洗涤去除未反应物,再通过碱液或酸液脱除保护基团;
成肽反应与链延伸
活化后的氨基酸依次缩合,重复“缩合→洗涤→去保护→中和→洗涤”循环,逐步延长肽链;
纯化与裂解
合成完成后,通过柱色谱或结晶纯化肽链,并从树脂上裂解下来。
三、液相合成法(传统方法)
逐步合成
从C端氨基酸开始,依次通过DCC、混合炭酐等试剂连接氨基酸,每步反应后纯化中间产物;
片段组合
对于长链多肽,先合成短片段,再通过肽键连接技术组装成目标多肽;
纯化
液相合成需频繁纯化中间产物,操作复杂且耗时。
四、技术优势与改进
固相合成法相比液相法具有以下优势:
自动化程度高: 反应可连续进行,减少人工操作; 产物纯度好
可扩展性强:适合合成5-50aa短链多肽,长链多肽需结合片段合成技术。
五、应用与挑战
多肽合成技术广泛应用于药物开发、生物材料等领域。当前研究正朝着自动化设备优化、新型保护基团开发及绿色合成工艺方向发展。