面向蛋白质化学合成与修饰的新方法：新型多肽硫酯衍生物的研发和应用

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1、第一章概述和-子景介绍物表达得不到，如糖蛋白；4．密码子的有限性限制可能蛋白质的5导到pJ。与生物表达相比，化学合成蛋白质有其绝对的泷势。首先，化学方法合成蛋白质对氨基酸的特征是没有限制的，不限于天然的二十多种氨基酸，目前存在的分子都能嵌入蛋白质序列之中；其次，化学合成蛋白质采用的是化学手段，工艺过程全是成熟的化学实验过程，获得蛋白质更便捷，不受到细胞体系的影响；第三，化学方法不仅能够合成一系列特殊位点修饰的蛋自质，还能合成系列结构复杂多样的拟肽，为研究蛋白质的结构功能及药物应用提供了更有力的手段。100多年来，化学合成蛋白质的手段得到了非常大的发展，化学家已经成功合

2、成出了许多大的蛋白质，且折叠后表现出与天然蛋白质相似的功能。Kent利用其发展的“自然化学连接”成功的合成出一系列具有天然功能的蛋白质分子。总结分别如下：牛胰岛素抑制剂(58AA，1998)【6】、人体分泌活性II型磷脂酶(124AA，，1997)[71、S型抗凝血微蛋白质(116AA，2000)181、细胞色素b562(106AA，2001)19】、含8个单糖基的淋巴毒素蛋白(93AA，2001)llOl、protooncogeneH．Ras(166AA，2003)Ill】、均一高分子修饰的人造红血球生成蛋白(166AA，2003)[12】、crambin(46AA

3、，2004)[131、HIV-1蛋白酶(99AA，2007)【14】、人体溶菌酶(130AA，2007)[151、共价二聚体HIV-1蛋白酶(203AA，2007)【1翻、抗冻蛋白(81AA，2008)【17】、类胰岛素生长因子1(70AA，2008)【18】。Danishefsky凭借其强大的化学全合成优势，致力于糖蛋白的化学全合成。最近，他成功地合成出含有多糖的13型人体小囊刺激荷尔蒙(111AA，2009)【l91，同时在化学全合成含有结构复杂的糖基修饰的红细胞(166AA，12糖修饰)120-z21生成素方面，取得了较大的进展。目前，化学方法虽然能够合成许多大

4、的蛋白质，但是仍有很大的局限。如何实现200个以上氨基酸组成的蛋白质的便捷合成，如何实现含有多种官能修饰的蛋白质的合成，如何提高蛋白质合成的效率?等等。这一系列问题在蛋白质的化学仓合成是经常遇见，是亟需解决的。因此，研究和发展新型的蛋白质合成的方法和策略具有重要的意义。1．3多肽的固相合成1．3．1保护基的发展1901年，E．Fischer首次报道甘．甘二肽的合成(如图1．1)，也是第一次将“peptide”用于表示这类物质，从而拉开了多肽的合成序幕。E．Fischer于1907实现了18肽的合成。在诺贝尔奖的颁发演讲上，他就作了一个大的预言：多肽第一章概述和背景介雪

5、“的合成将会大大扩展天然酶的应用，人们可以根据自身的需要合成一系列具有特殊功能的酶。[231图1．1二肽的第一次合成此时，主要存在的问题是难以得到光学纯的多肽。1932年，M．Bergmann和L．Zervas将Cbz用于保护氨基，解决了氨基酸的手性中心的消旋，从而实现小肽的便捷合成。1963年，R．Schwyzer和P．Sieber利用此保护基成功的合成出由39个氨基酸残基组成的B型促促肾上腺皮质荷尔蒙。1957年，Carpino和McKay及Albertson发展出与Cbz正交对酸不稳定的氨基保护基一Boc(如图1．2幽1．2胺基保护基Cbz希lBoc1970年，

6、Carpino和Han发展出对碱不稳定的氨基保护基一Fmoc，在多肽的固相合成中得到了广泛的应用。在此期间，化学家也发展出一系列氨基酸侧链的保护基。目前，应用最为广泛的是Boc／Bzl和Fmoc／t．But两种策略。第一口慨述川背景彳卜32缩台剂的发展到¨阿为止，化学家主要发艘出=大类缩合剂，他们分别是：碳一业胺型、磷箱靛型、脲箱盐型。他们备有

7、t1身的特点，订-同；仆1合成中廊片

8、都r分广泛。碳j．哑胺型的缩台剂主要有：DCC、EDC、DIC。这类缔台剂肜成的中Illj体仪容易形成哗酮』m使氨基酸消旋，所以要加HOBt形成活化酯抑制消旋。此外，这类缩台剂迁嚣穗g预活

9、化30分钟。磷籀廿型缩合剂主要有：BOP、AOP、PyBOP、PyAOP、这类缩台剂活化快不消旋，与氨基反应陕，但是威^高。CL，I"．脲鲐特’弘缔台剂主要何HB]U，HA]U，HBPyU，HAPyU。这类罡比较常用的缩介剂，主篮是因为征化快，反心快。Ⅱ-是，他们柯个缺点一过量的脲始能会和自山的氨基发生反应而大大降低J“率。田此，通常加过氐的氨基酸束抑制剐反应。133固相合成1963年，MerrifieId发展出的刨相合成技术，足蛋白质化学合成}．的一人创_；；毫。它改变了在此之前的液相合成长肚分离纯化繁琐、☆成产率低F的现实，成功地高教的合成山40