多肽合成技術(shù)發(fā)展介紹

多肽化學已經(jīng)走過一百多年的光輝歷程，1902年，Emil Fischer首先開始關(guān)注多肽合成，由于當時多肽合成方面的知識太少，進展也相當緩慢。當時合成采用了苯甲酰，乙酰保護，脫去相當困難，而且容易導致肽鏈斷裂。直到1932年，Max Bergmann等人開始使用芐氧羰基（Z)來保護α-氨基，該保護基可以在催化氫化或氫溴酸的條件下定量脫除，多肽合成才開始有了一定的發(fā)展。到了20世紀50年代，隨著越來越多的生物活性多肽的發(fā)現(xiàn)，大大推動了有機化學合成以及保護基的研究，因此這一階段的研究成果也非常豐富，人們合成了大量生物活性多肽，包括催產(chǎn)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，這為后來固相合成方法的出現(xiàn)也提供了實驗和理論基礎(chǔ)。也是在這個階段，F(xiàn)red Sanger發(fā)明了氨基酸序列測定方法，并為此獲得了1958年的Nobel化學獎。后來他還發(fā)明了DNA序列檢測方法，并于1980年再次獲得的Nobel化學獎，成為目前為止唯 一兩獲Nobel化學獎的科學家。1963年，Merrifield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，一出來，就由于其合成方便、迅速，現(xiàn)已成為多肽合成的首 選方法，而且也帶來有機合成上的一次革命，并成為一支獨立的學科—固相有機合成（SPOS)。當然，Merrifield也因此獲得了1984年的Nobel化學獎。也正是Merrifield的反復篩選，最 終摒棄了芐氧羰基（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，其可以在酸性條件下定量的脫除，反應也非常迅速，在30min就可以反應完全。由于叔丁氧羰基（Boc)方法中，氨基酸側(cè)鏈保護集團大多基于芐基（Bzl)，因此也稱為Boc-Bzl策略。同時，Merrifield在20世紀60年代末發(fā)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)。隨后的多肽化學研究主要集中于固相合成樹脂，多肽縮合試劑，氨基酸保護基的研究。1972年，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。由于其反應條件溫和，迅速得到廣泛使用，到了20世紀80年代取代了叔丁氧羰基（Boc)，成為了固相多肽合成中的首 選合成方法。該方法中氨基酸的側(cè)鏈大多基于叔丁基（tBu)，因此也成為Fmoc-tBu策略。同時，在多肽合成樹脂，縮合試劑以及氨基酸保護，包括合成環(huán)肽的氨基酸正交保護上也取得了豐碩的成果。

進入21世紀，隨著蛋白質(zhì)組學的研究深入，對多肽合成的要求越來越高。合成肽序越來越長，而且已經(jīng)不局限于氨基酸的偶聯(lián)，很多都已集中在多肽標記和修飾方法以及蛋白結(jié)構(gòu)與功能模擬多肽的合成或蛋白合成。這就對多肽合成技術(shù)提出了更高的要求。