2.6.1. Химический синтез пептидов

Синтез пептидов представляет собой отдельное направление тонкого ор­ганического синтеза. Характерной его особенностью является необходимость временной защиты тех химических группировок, которые не должны участво­вать в химической реакции. При выборе блокирующего агента руководствуют­ся возможностью его легкого отщепления без изменения структуры пептида. На практике для защиты аминной группы часто используют бензилоксикарбо-нил хлорид:

После образования пептидной связи бензилоксикарбонильную группу от­щепляют посредством бромоводорода в ледяной уксусной кислоте. Для защи­ты а-карбоксильной группы ее превращают в метиловый или бутиловый эфир. Затем по мере надобности соответствующий эфир омыляют щелочью.

Весьма перспективным методом синтеза пептидов является твердофазный метод, заключающийся в присоединении карбоксильной группы аминокисло­ты к нерастворимому полимеру посредством сложноэфирной связи. Затем к первой аминокислоте присоединяют следующую, предварительно отщепив за­щитную группу. В результате образуется дипептид, по-прежнему присоеди­ненный к носителю. Такие циклы можно повторять многократно, получая по-липептиды необходимой длины.

Твердофазный анализ удалось автоматизировать, в результате появились автоматизированные синтезаторы пептидов, которые с успехом используются в промышленности и лабораторной практике.

2.6.2. Ферментативный синтез пептидов

Некоторые биологические катализаторы, гидролизующие пептидные свя­зи, в определенных условиях способны катализировать обратную реакцию, а именно образовывать пептидные связи между отдельными аминокислотами. Одним из таких способов смещения равновесия каталитической реакции яв­ляется ее проведение в органическом растворителе в присутствии небольших количеств воды.

2.6.3. Природные пептиды

В настоящее время выделено и изучено несколько сотен природных пеп­тидов, причем оказалось, что многие из них играют самостоятельную физио­логическую роль.

Пептидные антибиотики. Они синтезируются микроорганизмами, часто не по матричному механизму. В их состав могут входить непротеиногенные аминокислоты, а также в-изомеры. В качестве примера может служить грами­цидин 8, в молекуле которого присутствует аминокислота — орнитин и о-изо-меры фенилаланина:

о-фен——> 1,-лей——> ь-орн——>• 1_-вал——* 1,-про-

1_-про ——> ь-вал ——> ь-орн ——> ь-лей ——> В-фен грамицидин 5

Регуляторные пептиды — вещества, регулирующие многие химические ре­акции в клетках и тканях организма. К ним относятся пептидные гормоны, например инсулин, контролирующий содержание глюкозы в крови и клетках, окситоцин, стимулирующий сокращение гладкой мускулатуры, вазопрессин — регулятор водного обмена и др.

В последние годы интенсивно развивается учение о нейропептидах. Неко­торые из них, например опиоидные пептиды, по рецепторному типу взаимо­действуют с различными участками головного мозга и формируют эффект анальгезии, т. е. уменьшение болевых ощущений. Их разделяют на эндорфи-ны, энкефалины и динорфины. Энкефалины обладают непродолжительным болеутоляющим действием из-за быстрой их инактивации пептидазами, в то время как длинноцепочечные эндорфины и динорфины проявляют более сильный и продолжительный анальгетический эффект.

Кроме выше перечисленных, можно отметить такие биологически актив­ные пептиды, как глутатион, принимающий участие в окислительно-восстано­вительных процессах, а также в переносе аминокислот через цитоплазматиче-ские мембраны:

о о

II II

НООС—СН— СН₂—СН₂—С—МН—СН— С—МН—СН₂—СООН

кн,

2.

3.

№ 13

1. Методы индикации, выделения и очистки аминокислот и белков.Комов 54

2. Аминоацил-т-РНК-синтетазы (АРСазы), их свойства и функция. Представления об изоакцепторных т-РНК. Комов 464

3. Пищевые жиры, их состав, механизмы эмульгирования, переваривания и всасывания. Особенности транспорта липидов в клетки.Комов 316

1. Выделение и очистка белков

Для изучения структур и функций белков требуется выделение и очистка их с минимальным количеством примесей, а в идеале — до гомогенного со­стояния. Связи, поддерживающие высшие структуры белковых макромолекул, легко разрываются, число гидрофобных и гидрофильных группировок на по­верхности белковых глобул изменяется, что сказывается в первую очередь на их растворимости. Для выделения белков из клеток последние разрушаются, причем если для деградации цитоплазматических мембран животных клеток достаточно применения гомогенизаторов, то разрушение клеточных стенок растительных и особенно микробных клеток требует больших усилий (ультра­звук, шаровые мельницы и т. д.).

После удаления остатков клеточных структур при помощи диализа осво­бождаются от различных малых молекул. Затем последовательно используют­ся различные методы фракционирования.

Высаливание. Высокие концентрации сульфата аммония, а также солей щелочных металлов осаждают белки. Механизм осаждения связан со способ­ностью солей разрушать гидратную оболочку растворенных белковых макро­молекул, что приводит к их агрегации и последующему осаждению. Далее ис­пользуют ряд методов концентрирования и тонкой очистки белков, причем наиболее эффективными являются различные хроматографические процеду­ры. К преимуществам хроматографических методов следует отнести:

• технологическую гибкость — разделение веществ можно осуществлять при реализации различных типов межмолекулярных взаимодействий сор­бент—сорбат;

• динамичность, т. е. большое преимущество перед такими одноактными методами, как экстракция и осаждение. Концентрирование продукта в этом случае состоит в селективности взаимодействия хроматографического носите­ля с целевым веществом, содержащимся в многокомпонентной смеси;

• вещества в процессе хроматографического разделения, как правило, не подвергаются химическим изменениям.