多肽及多肽合成簡介
多肽和蛋白質(zhì)是α－氨基酸以“肽鏈”（Fig. 1）連接在一起而形成的線型聚合物。 肽鍵是一個(gè)氨基酸的羧基與另一氨基酸的氨基發(fā)生縮合反應(yīng)脫水成肽時(shí)，羧基和氨基形成的酰胺鍵。氨基酸是含有連接于α-碳原子的一個(gè)氨基(NH3)、一個(gè)羧基(COOH)、和一個(gè)可變側(cè)鏈(R)的有機(jī)化合物。 通常，羧酸和羧基并不十分活潑，在酰胺鍵形成前需要活化羧酸(Fig. 2)。
Fig. 1: 多肽結(jié)構(gòu)
可控的 多肽合成 需要選擇性地對各種功能基團(tuán)進(jìn)行保護(hù)和去保護(hù)：如氨基、羧基或側(cè)鏈的官能團(tuán)。側(cè)鏈賦予了各個(gè)氨基酸不同的屬性， 有助于指導(dǎo)蛋白的折疊。
Fig. 2: 肽鍵經(jīng)多肽偶聯(lián)劑作用下耦合而成
有序的 多肽合成 需要對各種功能基團(tuán)進(jìn)行選擇性的保護(hù)和脫保護(hù): 包括氨基、羧基和側(cè)鏈等功能基團(tuán)。側(cè)鏈基團(tuán)賦予了每個(gè)氨基酸獨(dú)特屬性，并有助于決定蛋白的折疊。
目前，有兩種多肽合成機(jī)制或策略。第一種是使用Fmoc基團(tuán)保護(hù)氨基酸氨基端(對堿敏感, Fig. 3)，第二種是使用Boc基團(tuán)保護(hù)氨基酸氨基端(對酸敏感, Fig. 4)。
Fig. 3: Fmoc合成法 (Wang resin)
Fig. 4: Boc 合成法 (Merifield resin)
固相合成的合成順序一般是從C端（羧基端）向 N端（氨基端）進(jìn)行。固相多肽合成方法（SPPS）可以在每一個(gè)反應(yīng)循環(huán)后通過洗脫的方法有效地去掉剩余的試劑以及可溶性的副產(chǎn)物，而合成的多肽仍被錨定在不溶的固相樹脂上。樹脂通常由聚苯乙烯組成。
多肽合成的有序進(jìn)行和酰胺健的形成都需要使用氨基基團(tuán)的可逆離子。三種常見的保護(hù)機(jī)制是: 叔丁基羰基(tBoc)、芴甲氧羰基(Fmoc)和N-Allyloxycarbonyl (Alloc)。
這些代表不同的保護(hù)和脫保護(hù)機(jī)制。當(dāng)然，側(cè)鏈功能基團(tuán)也是需要進(jìn)行保護(hù)和脫保護(hù)的。在第一個(gè)氨基酸錨定在樹脂上后，它的氨基保護(hù)性基團(tuán)Fmoc會(huì)被去掉。為了證實(shí)Fmoc已被去掉，可執(zhí)行一項(xiàng)檢測，即kaiser test。接著攜帶活化羧基的Fmoc-氨基酸會(huì)被加入(即耦合連接)。Fig. 5列出部分偶聯(lián)劑例子。
Fig. 5: 部分偶聯(lián)劑
我們用kaiser test來檢測耦合是否完全。這個(gè)過程在脫保護(hù)、耦合、洗脫循環(huán)中被反復(fù)執(zhí)行，直到最后整條多肽被全部合成。接著合成的多肽被從樹脂上裂解下來，同時(shí)側(cè)鏈的保護(hù)基團(tuán)也被去掉。多肽的純化通常包括以下過程，先通過添加乙醚將多肽從裂解反應(yīng)混合物中沉淀出來；接著將多肽和樹脂混合物重懸在水或酸的水溶液中，通過過濾，去掉樹脂。進(jìn)一步純化即凝膠過濾、離子交換層析和反相高效液相色譜法（reversed-phase HPLC）。
Fig. 6: 多肽形成
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