Новый способ синтеза белков

Одним из наиболее   крупных достижений современной синтетической химии   был предложенный в 1963 г. профессором Р. Б. Меррифилдом (США) твердофазный синтез пептидов. С помощью этого метода удалось искусственно синтезировать фермент рибонуклеазу и другие белки.

Одним из наиболее   крупных достижений современной синтетической химии   был предложенный в 1963 г. профессором Р. Б. Меррифилдом (США) твердофазный синтез пептидов. С помощью этого метода удалось искусственно синтезировать фермент рибонуклеазу и другие белки.

За эти исследования Меррифилд был удостоен Нобелевской премии. Основная идея метода — присоединение исходной аминокислоты, а вслед за ней и всей строящейся пептидной цепочки к нерастворимому носителю, например к бусам полистирола. Это позволяет очень просто выделять синтезированный белок из реакционной смеси. Смесь разделяют обыкновенным промыванием: белок, прикрепленный к бусам, остается в осадке, а растворимые примеси легко удаляются.

Метод твердофазного синтеза разрешил главную трудность, с которой сталкивались до этого химики, проводя синтез белка в растворе: очень сложно отделить готовый продукт от полупродукта, например, изолировать пептид в 20 аминокислотных остатков от предшествующего ему фрагмента из 19 аминокислот.

И все же при всей простоте твердофазного способа он не получил широкого промышленного применения. Причина этого заключается в том, что на промежуточных стадиях синтеза белка накапливаются ошибки в последовательности аминокислот, и безошибочным оказывается только синтез коротких пептидов. Кроме того, присутствие бусинок нерастворимого полимера, способного вступать в побочные реакции, ограничивает выбор растворителей. Существуют также препятствия пространственного характера: к бусине трудно присоединять первую аминокислоту, соседство гидрофобной бусины вызывает иногда денатурацию белка.

Исследователи из ФРГ Э. Байер и М. Мунтер предложили принципиально новый, высокоэффективный способ синтеза пептидов. Авторы присоединили исходную аминокислоту не к твердой бусине, а к растворимому высокомолекулярному носителю, например, к крупной молекуле полиэтиленгликоля или поливинилового спирта. Благодаря этому (реакция проводилась в растворе, и пространственные препятствия отсутствовали. Устранялись и прочие трудности, сопутствовавшие твердофазному синтезу. Главная задача, заключающаяся в отделении синтезированного пептида от исходных реагентов и примесей, решается путем фильтрования реакционной смеси через полупроницаемую мембрану, поры которой пропускают примеси, но задерживают молекулы полиэтиленгликоля или другого высокомолекулярного растворимого носителя. Вместе с полиэтиленгликолем на фильтре собирается чистый продукт — пептид, ковалентно присоединенный к носителю.

Таким образом, впервые удалось соединить преимущества всех известных ранее принципов синтеза белка. Новый метод, названный жидкофазным, станет, по всей вероятности, промышленным. Ведь он почти не дает потерь. В модельном синтезе пентапептида потери составили меньше одного процента. При этом удалось получить продукт стопроцентной чистоты. Новый метод позволяет вести как ступенчатый синтез с последовательным наращиванием пептидной цепочки, так и синтез конденсацией фрагментов, когда длинная полипептидная цепь строится из коротких блоков.

Наука и человечество. 1975. Сборник - М.: Знание, 1974.