ペプチド固相合成法【ペプチド固相合成法】

ペプチド固相合成法

ペプチド固相合成法（−こそうごうせいほう、英:Solid-phase peptide synthesis、SPPS）は研究室でペプチド及びタンパク質を化学的に合成する際に、一般的に用いられる方法のひとつ。表面をアミノ基で修飾した直径0.1mm程度のポリスチレン高分子ゲルのビーズなどを固相として用い、ここから脱水反応によって1つずつアミノ酸鎖を伸長していく。目的とするペプチドの配列が出来上がったら固相表面から切り出し、目的の物質を得る。バクテリア中で合成させることの難しいリボソームペプチドの合成や、D体や重原子置換体などの非天然アミノ酸の導入、ペプチド及びタンパク質主鎖の修飾なども可能である。ペプチド合成法は固相合成法に先立って、液相法においてその方法論が確立された。ペプチド固相合成法はロバート・メリフィールドが研究の先駆けとなっている。例えばアミノ酸N端をカーバメートで保護するのはアミノ酸のラセミ化を防止する為であり、液相法で確立された手法である。またカルボキシル基の活性化の試薬もその大元は液相法で開発された試薬である。固相合成法では特に、各ステップで高収率で目的物を得る事が必須である。例えば各ステップで99%の収率だった場合、26個のアミノ酸が結合したペプチドの最終的な収率は77%である。一方各ステップで95%の収率だった場合、同じものを合成したときの最終的な収率は25%である。特に各段階の作りそこないは次の段階でも反応するのでペプチド鎖が短い多様なペプチドから目的のペプチドを精製することはきわめて困難である。液相法においては各段階でペプチド鎖を精製することでこの問題を回避するが、最終段階で担体からペプチドを切り出す固相合成法では原理的に各段階で精製することができない。このため各段階でかなりの過剰量（2~10倍）のアミノ酸を用い、またカップリングに用いるアミノ酸自体も特徴的な修飾がされることにより非常に最適化されている。また、通常は未反応のN端の存在を指示薬や機器分析で検出して、未反応のN端がなくなるまで同じアミノ酸でペプチド化を行うことで各段の収率をほぼ100%まで進行させる。液相法ではペプチド鎖が長くなると反応点である末端が減少すること、水素結合により折りたたまれたり重積したりすることで反応点が内部に引き込まれるなどの原因により十数〜数十残基より長いペプチドは合成は困難であった。液相法に比べ固相法では次の要因により反応が有利に進行する。

担体を濯ぐだけで原料アミノ酸や縮合試剤を除去できるので大過剰の試薬を用いることで、反応点の減少の影響を補うことができる。

高分子ゲルの中では合成中のペプチド鎖はポリスチレン鎖に隔てられることで折りたたみや重積が起こりにくくなっている。とは言え、固相法においても70~100個を超えるペプチド鎖を合成することは困難であり、典型的なペプチド及びタンパク質はその上限を超える。このため長いペプチド鎖は、ネイティブケミカルライゲーション法を用いて、2つのペプチド鎖を結合させる事により高収率で合成される。またペプチド合成の難しさは配列にも依存する。例えば典型的なアミロイドペプチドやアミロイドタンパク質は反復配列が多くて重積しやすく、合成が難しい。

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