固相多肽合成法(SPPS),α氨基酸N-羧酸酐的开环聚合和重组DNA方法曾是合成多肽低聚物三个主要合成方法。[6]他们精确地控制单体序列和链长,以及高纯度。然而,这些方法也有一些缺点。 SPPS产率较低,并涉及有毒的溶剂和复杂的保护-脱保护的化学反应,是对环境不友好的方法。对于N-羧酸酐开环聚合,要求高纯度的单体和严格除水,合成也需要加入剧毒的光气。重组DNA方法是费力的,制备序列和链长精确的多肽要通过所需序列的蛋白质工程,用生物发酵来生产。然而发酵合成多肽的产品收益率一般较低合成的多肽难以纯化至可以应用的程度。此外,用这种方法合成疏水或阳离子序列效率低下。尽管这些方法合成的多肽纯度高,但是代价十分昂贵,限制了肽合成的发展。因此,肽合成需要一种新方法,它是安全的,具有可扩展性,而且效益高。蛋白酶催化多肽合成就是这样一种合成技术,克服常规合成方法的难点。
在过去的几十年中,蛋白酶催化寡肽的酶化学合成已经被证明是一个具有成本效益,环境友好的(没有有毒的化学物质)有希望的选择,合成的多肽纯度和产率都较高。蛋白酶催化氨基酸低聚的优点在于其反应可控性更好,分子量较小且分子量分布更加稳定,反应活性高,反应环境温和,具有选择性且立体专一。运用酶催化反应聚合氨基酸十分绿色,越来越得到人们的重视。酶法生产低聚物可包括多糖,聚酯甚至是乙烯基低聚物。用酶催化α-氨基酸酯的反应研究已经有一段时间了,这最初是由Brenner等人在1950年用α-糜蛋白酶催化生成齐聚物而发现的。[7-9]后来,人们采取了各式各样的酶对氨基酸进行催化低聚反应。但总体上而言,木瓜蛋白酶(papain)和α-糜蛋白酶是目前运用最多的酶中的其中两种。相对于其他酶而言,其效果优良且分子量分布比较小,运用得相对比较成熟。文献综述
Gross和他的同事通过de novo两步化学酶法来催化合成低肽。[3]这种方式并不直接使用氨基酸进行催化合成,而是通过氨基酸的酯化反应得到氨基酸乙酯,而后用蛋白酶催化氨基酸乙酯进行快速聚合形成多肽低聚物。他们避开直接催化氨基酸进行聚合而是用催化氨基酸乙酯,主要提高了催化进程的速率和改善其聚合度分布,大致都围绕着8-9。更重要的是,他们的聚合更加偏向于交替聚合。两步法有几个优点是直接法不能够比拟的:(一)较低的成本和较高的收益率;(二)减少使用有机溶剂;(三)催化剂重复使用;(四)最小的外消旋化;(五)区域选择性规避氨基酸侧链保护的需要;(六)操作条件温和无害。两步化学酶法提高了氨基酸低聚物的合成效率,促进了氨基酸低聚物的发展。
Uijin和他的同事通过蛋白酶催化氨基酸聚合发现低聚过程可分为两种进程:动力学驱动和热力学驱动。并且他们发现在热力学驱动过程中,蛋白酶催化生成肽键带来的副反应可能会导致氨基酸次序的重排。热力学驱动催化反应过程需要高浓度的酶和底物,此时自组装反应较慢。而动力学驱动进程下,氨基酸自组装反应较快,且相对于热力学驱动情况,在低的酶和底物浓度条件下,并没有严重的氨基酸重排现象。[1]
蛋白酶催化多肽合成,是热力学驱动机制或动力学驱动机制中之一。该反应无论是热力学控制的过程,实现酶加速平衡;或动力学控制的过程,反应更有选择性。酶需要与酯化合物反应并形成酰基 - 酶中间体。然后,在竞争与水,它会与氨基酸衍生的亲核反应并形成一个新的肽键。这种合成方法已被多家研究人员获得同源寡肽和合作寡肽来!自-优.尔,论:文+网www.youerw.com