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肽类合成新突破:化学法、化学酶法与酶法的比较与进展

   时间:2025-01-14 18:08:20 来源:Surpass作者:Surpass编辑:快讯团队 发表评论无障碍通道

肽类化合物因其多样的生物活性,在医药、农业等多个领域展现出了广泛的应用潜力。传统上,肽类的合成主要依赖于化学方法,但近年来,随着酶催化技术的不断进步,化学酶法和酶法等新兴合成方法逐渐崭露头角。

化学法合成肽类,尽管能够生成几乎任何所需的肽序列,包括非蛋白质氨基酸肽,但其过程复杂且成本高昂。化学法主要包括液相合成和固相合成两种。液相合成法作为首个发展的肽合成技术,适用于小肽的合成,但存在氨基酸保护和中间体分离纯化等繁琐步骤。相比之下,固相合成法,特别是Fmoc固相合成法,已成为合成中小型多肽的首选方法。然而,随着肽链长度的增加,固相合成法也面临着溶解度、纯化难度和成本上升等挑战。

为了克服化学法的局限性,科学家们开发了自然化学连接法(NCL),该方法能够在缓冲液中将未保护的肽片段缩合形成新的肽链,适用于长肽和蛋白质的合成。然而,NCL法需要昂贵的硫酯形式的酰基供体,并且需要在缩合位置引入半胱氨酸,这限制了其广泛应用。

化学酶法则是将化学法与酶法相结合的一种合成方法,利用蛋白酶催化肽键的形成。这种方法无需氨基酸侧链保护,反应条件温和,且能引入区域选择性、立体选择性和底物选择性。目前,已有多种蛋白酶被用于多肽合成,如sortase A、butelase、peptiligase和omniligase等。这些酶具有不同的底物特异性和催化效率,但普遍存在水解副反应、底物专一性强和酶不稳定等问题。通过对蛋白酶的定向进化,科学家们正在不断提高其性能,以扩大化学酶法在肽类合成中的应用。

酶法合成肽类则是利用ATP依赖型羧酸盐-胺连接酶催化酰胺键的形成。这种方法具有底物范围广、反应条件温和和易于工业化生产等优点。其中,L-氨基酸连接酶(LAL)是一种重要的酶类,能够利用未保护的氨基酸合成二肽及寡肽。LAL具有不同的底物特异性,可用于合成具有特定生物活性的肽类化合物。随着对LAL结构研究的深入,科学家们有望揭示其催化寡肽合成的机理,为开发新型酶法合成方法提供理论基础。

目前肽类合成方法多种多样,各有优缺点。在选择合成方法时,需要根据肽的序列、长度和性质等因素进行综合考虑。化学法仍是生产药物肽的首选方法,但随着化学酶法和酶法技术的不断发展,特别是基因工程和蛋白质工程技术在新型肽类连接酶的发掘和改造中的应用,这些方法在肽类合成中将展现出越来越明显的优势。

酰胺键作为自然界分子中常见的化学键,在蛋白质等生物分子中发挥着重要作用。肽类化合物因其多样的生物活性,如抗菌活性和信息素活性,在医药、农业和工业等领域具有广泛的应用前景。随着肽类合成技术的不断进步,相信未来将有更多具有创新性和实用性的肽类化合物被开发出来,为人类社会的发展做出更大贡献。

 
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