對于多肽的固相合成而言,固相樹脂在成分和官能團的差異化往往會導致合成的結果千差萬別,上一節,我們已經討論了樹脂載樣量對于多肽合成的影響。今天我們將要討論數值的親水性以及溶脹現象對多肽合成帶來的影響。 多肽合成中,我們需要知道,隨著肽鏈的延長,體系內聚合的概率會明顯增大,使得長鏈肽的合成越來越難。其中一個去提高產率的方法就是去使用低負載量的樹脂(見第一部分),還有另外一種方法就是選擇一種具有較高溶脹能力和親水性的樹脂,比如ChemMatrix®聚乙二醇樹脂,目前這類樹脂得到了業界非常大的關注。 Figure1:兩種樹脂的比較A) ChemMatrix®聚乙二醇樹脂;B)常見的聚苯乙烯樹脂;C)固相合成中,不同溶劑條件下,溶脹能力的比較。 為了能夠更充分的了解和探討樹脂之間的差異化,我們翻閱了Garcia-Ramos教授在JournalofPeptideScience發表的名為ChemMatrix®forcomplexpeptidesand combinatorialchemistry這篇文章,Garcia-Ramos教授合成了具有28個氨基酸的長鏈肽Thermolysinα1,由于此多肽非常容易分子內聚合,使得合成難度大大增加,雖然Garcia-Ramos教授是手動一步步將Thermolysinα1得到,但是我們希望通過Biotage®Initiator+Alstra™全自動微波多肽合成儀將其進行自動化合成。 首先,我們使用聚苯乙烯樹脂(0.6mmol/gRink氨基)來進行Thermolysin多肽的合成,和之前我們的建議相比,0.6mmo/g的數值是偏高的,之所以選擇這個載樣量,是為了和下面使用的ChemMatrix樹脂做對比。 在DIC/Oxyma的活化條件下,單模加熱到75℃, 反應5分鐘,Figure2. Figure2:合成得到的Thermolysin多肽的粗產物分析 乍一看粗產物的紫外吸收譜圖,以為是拿到了反應產物,但當我們進一步用質譜進一步證實之后發現,最大豐度的離子峰和112Da相關,它比目標化合物更輕,疑似是丟失Ile片段所致,Figure3. 在得到了這些實驗數據之后,我們重復了之前的實驗,還是之前的方法和實驗條件,只是我們將樹脂改成了具有更好的溶脹以及親水性能的ChemMatrix樹脂,實驗起始幾步的檢測結果讓我們有點擔心效果也會有影響,但是之后的整體的情況會好得多,主峰和目標肽幾乎用著相同的保留時間,Figure4。 之后,我們對主峰做了進一步的質譜檢測,發現其質荷比完全符合目標多肽的描述(Figure5),同時我們粗略計算了一下其純度,大概在65%左右(這很有可能是由于體系中還殘留有保護基團)。 這一結果令人振奮!仔細分析這兩個不同類型樹脂的對比實驗,我們可以發現ChemMatrix樹脂的溶脹程度比聚苯乙烯大得多,這使得官能團在空間上彼此遠離,從而減少了在肽鏈生長時發生共聚的可能性。另外一方面就是樹脂本身的親水性了,由于聚苯乙烯樹脂強烈的疏水性使得多肽和樹脂更多的作用而減少了溶劑中的鏈增長;而對于聚乙二醇樹脂來說,其表面具有極性醚鍵,更好的親水性,它會排斥肽鏈,從而提高合成成功的可能性。 以上實驗,可以發現,在合成多肽的過程中,樹脂種類的選擇至關重要。在進行多肽合成的條件優化的時候,往往我們可以很簡單地通過改變樹脂的種類來進行條件優化,反而會更容易得到長鏈肽。這也是我們在合成多肽時候的一個非常好的優化思路。 未來,我們將會持續使用ChemMatrix樹脂或者其他聚乙二醇類樹脂, 因為它具有更好的溶脹和親水性。
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