第35卷 第5期 2010年10月 贵 阳 医 学 院 学报 VOI.35 NO.5 JOURNAL OF GUIYANG MEDICAL COLLEGE 2010.10 王树脂固相法人工合成生长抑素 刘 华 ,刘 红 ,张 勇 (1.贵阳医学院生物化学与分子生物学教研室,贵州贵阳550004;2.贵阳医学院理化中心,贵州贵阳550004;3.贵阳医学院寄生虫 学教研室,贵州贵阳550004) [摘 要]目的:人工合成生长抑素。方法:以侧链保护的氨基酸为原料,用王树脂作为反应载体,在阎相合 成反应器中手工合成l4个氨基酸的多肽生长抑素,并探讨影响合成的因素。结果:王树脂固相法合成生长抑 素的纯度高达70%以上。结论:标准化的合成流程对生成抑素的人工合成有一定价值。 [关键词]树脂类,合成;生长抑素;肽合成 [中图分类号]R34—33 [文献标识码]A [文章编号]1000-2707(2010)05-0481-02 Synthesis of Somatostatin with Resin Wang Solid Phase Method LIU Hua ,LIU Hong ,ZHANG Yong ( .Departerment of Biochemistry and Molecular Biology,Guiyang Medical College,Guiyang 550004,Guizhou,China; 2.Center of Physical and Chemical Analysis,Guiyang Medical College,Guiyang 550004,Gu&hou,China; 3.Department fo Parasitology,Guiyang Medical College,Guiyang 550004,Gu ̄hou,China) [Abstract]objective:To synthesize somatostatin artiifcially.Methods:Somatostatin was synthe— sized in self-made solid phase peptide synthesis vessel,utilizing lateral chain protected amino acid as raw materials,using resin wang as reaction vehicle.Results:The purity of synthesized somatostatin was beyond 70%.Conclusions:The reaction process is convenient and the reaction conditions can be easily controlled.This solid phase peptide synthesis method is also useful to other peptide synthesis. [Key words]somatostatin;resins,synthetic;peptide synthesis 生长抑素(Somatostatin)有两种主要活性形 基、脱侧链保护基团,最终获得生长抑素粗品,并自 式,即生长抑素.14和生长抑素一28,分别由14和28 行设计了适合手工操作的玻璃反应器,使所有合成 个氨基酸残基组成。人工合成的生长抑素-14为 过程的反应均在一个反应器中连续进行。 还原型线状结构,生物活性与环状结构的天然生长 抑素相同,是很有价值的原料用药。目前,国内已 1材料和方法 经有以三苯甲基树脂、4一甲基三苯甲基树脂或4一 甲氧基三苯甲基树脂为起始原料固相合成生长抑 1.1试剂 素的专利,但从国外固相多肽合成技术实践上看, 合成此肽段NH2-Ala—Gly—Cys-Lys-Asn—Phe— 羟基树脂一王树脂的应用率达到30%~50%,成 Phe.Trp—Lys—Thr.Phe—Th卜Ser.Cys—COOH所需要的 为使用较广泛的一种载体。王树脂在肽的固相合 全部Fmoc保护氨基酸购自四川三高生化股份有 成中具有条件温和,副反应少和产率高等优点, 限公司,纯度>98%;HBTU(苯并一四甲基一六 因此被广泛应用于活性多肽的合成…。另外,王 氟磷酸盐)、N.羟基苯并(HOBT)购自四川三 树脂还有机械强度好,便于振荡搅拌;在常用溶剂 高生化股份有限公司,纯度>99%;哌啶(Pyperi— DCM和DMF中有良好溶胀性,耐酸耐碱;内部有 dine)购自上海吉尔生化,纯度>99%;N,N一二异丙 较大网格空间,有利于多肽延长 。本文以连接 基乙胺(DIEA)购自上海吉尔生化,纯度>99%;三 在王树脂的保护半胱氨酸为起始氨基酸,按固相合 氟乙酸(TFA)购自上海吉尔生化,纯度>99%;二 成的方法连接保护氨基酸,依次脱去Fmoc保护 甲基甲酰胺(DMF)、二氯甲烷(DCM)、甲醇 481 贵阳医学院学报 35卷 (MeOH)、二乙醚(Diethyl Ether)、醋酸(Acetic Acid)、苯酚(Pheno1)、乙二硫醇(EDT)及乙腈 (Acetonitrile)等均为市售化学纯或分析纯。 1.2仪器 DMF清洗3次,乙醇和DCM清洗3次,按照10:0.5 :0.25:0.5比例加入TFA、乙醚、硫基乙醇及水,加苯 酚0.75 g配成混合切割液l6 J,磁力搅拌2 h,把多肽 链从树脂上切割下来,溶液呈现亮红色或黄色,用旋 转蒸发仪蒸干TFA,再用乙醚沉淀多肽;洗涤3次, 固相合成反应器(内径15 mm,长度150 mm, 反应器下端收口处有玻砂,下端是活塞)、三角瓶、 加入冰醋酸溶解,过滤并冷冻干燥,称重。 1.3.8高效液相色谱检测纯度 其分子量,鉴定结构。 小试管、水平摇床、台式离心机、油泵、旋转蒸发仪、 冷冻干燥系统(丹麦HeTo)及高效液相色谱仪 LC-MS确定 (Agilent 1100 series)。 1.3方法 根据本次实验合成量和生长抑素肽段的分子 量,计算并称量好所需各保护氨基酸的重量及其它 所需要的反应物的重量。生长抑素序列羧基端的 第一个保护性氨基酸是半胱氨酸(Cys),购买原料 时已经和王树脂连接,即Fmoc—Cys(trt)一Wang,其 他保护性氨基酸则不需要和王树脂连接。 1.3.1 预处理 用DCM清洗并膨胀Fmoc—Cys (trt)一Wang,DMF洗涤除去杂质。用印三酮检测剂 检查Fmoc.Cys(trt).Wang的质量,以确保树脂没 有游离的氨基酸。 1.3.2脱保护 沿管壁小心加入20%Piperi— dine的DMF溶液 ,缓慢摇匀5 rain;再加入过量 20%Piperidine的DMF溶液冲洗管壁,用玻棒把颗 粒物赶到管底,置放在摇床上进行脱保护反应20 ~30 min,脱保护率在99%以上 。 1.3.3印三酮检测用DMF冲洗3~4次,洗掉 Piperidine;冲洗时,加入少量DMF覆盖过固体物, 旋转活塞时只有DMF和Piperidine可以通过玻砂 孔隙中漏掉,剩余的固体混悬物即是脱了保护的 Cys(trt).Wang。取少量反应物作检验,有明显蓝 紫色为正常,说明氨基酸的氨基端已经脱保护。 1.3.4 缩合 往反应器中加入第二个保护氨 基酸,以及缩合剂HOBT、HBTU和碱性试剂DIEA, 玻棒搅动混匀,放置在摇床上反应60 rain。 1.3.5印三酮检测用DMF洗涤3~4次,洗涤 时DMF溶液和溶解在DMF中的未反应的过量氨 基酸从玻砂孔隙中漏掉,而反应产物因连接在树脂 上不能通过玻砂。取少量反应产物作检验,无色为 正常,说明氨基酸的氨基端已经完全反应。 1.3.6脱保护反应按照1.3.2~1.3.5项下重复 进行脱保护反应,印三酮检测是否脱保护、加人待反 应氨基酸和缩合剂进行缩合反应、印三酮检测是否 反应完全,直至完成整条肽链的合成。 1.3.7从树脂切割 称重上述反应粗产品,用 482 2 结果 本次实验中,生长抑素合成量为0.1 mmol/L, 根据生长抑素肽段的分子量1 637.88 g/mol,计算 出理论制备量为164 mg。反应物加量模式和合成 结果如下:(1)所有反应物按理论量1:1加入,实际 制备量为55.7 mg;(2)所有反应物按2倍于理论量 加入,实际制备量为88.2 mg;(3)所有反应物按3倍 于理论量加人,实际制备量为97.9 mg;(4)前5个氨 基酸和缩合剂按1.5倍理论量加入,第6到第10个 氨基酸和缩合剂按2倍于理论量加入,最后4个氨 基酸和缩合剂按2倍于理论量加入,实际制备量为 91.8 mg。所有合成样品由苏州国镝医药科技有限 公司高效液相色谱检测纯度和LC-MS鉴定结构,确 定合成样品为生长抑素,粗品的纯度均在70%以 上。结果(4)中合成样品的HPLC图谱见图1。 图1 生长抑素粗品的HPLC色谱 Fig.1 HPLC chromatogram of crude somatostatin sample 3 讨论 3.1反应物的加入量对收率的影响 多肽链的合成是通不断加长肽链的反应过程, 影响产物得率的最主要因素是随着多肽链的延伸 而产生的空间位阻。实验证明,按结果中(4)的加 量模式进行反应能得到相对满意的制备量,并且可 以节省原料。 (下转第486页) 贵阳医学院学报 35卷 diology hip index[J].J Rheumatol,2000(12):2866. portance of the formation of heterotopic bone and of the [2]袁国华,郭军华,施桂英,等.强直性脊柱炎髋关节病变 的危险因数[J].中华风湿病杂志,1998(4):192. 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[8]Kilgus DJ,Namba RS,Gore JE,et a1.Total hip replace ment for patient who have ankylosing spondylitis:the im— (2010—06一lO收稿,2010—07—14修回) (上接第482页) 3.2反应的连续性对反应的影响 色,无法确定体系是否完全脱保护,如果这时继续 进行缩合反应,就有可能产生两条以上的肽链。由 由于采用了自行设计新型反应器,整个合成过 程都是在连续不问断过程中进行,不用转移容器, 于肽链在高效液相色谱图谱上很难区分,出峰时间 差别很小,给后面的纯化带来很大的难度。经过反 反应条件好控制,简单易行,并且容易放大,可提高 长肽链的多肽合成的效率。 3.3 乙醚沉淀条件对多肽合成的影响 在进行多肽从树脂切割下来的步骤中需要加 入TFA和巯基乙醇溶解多肽,即把多肽链从树脂 复实验,认为水合印三酮的质量是最关键的因素; 另外,乙醇的纯度对检测剂影响也很大,建议采用 医用酒精以确保指示剂的准确度。 上切割下来,并用旋转蒸发仪蒸干体系,一方面是 抽掉巯基乙醇的刺鼻气味,更重要的是尽量蒸干 TFA,以便用乙醚能顺利沉淀多肽。TFA的蒸干与 否直接影响乙醚的沉淀效果。 3.4印三酮检测的准确度对反应的影响 4参考文献 [1]W.C.Chan,P.D.White.Fmoc solid phase peptide Synthesis:A Practical Approach[J].Oxford University Press,e,2000:13,27,5t一53. 印三酮法检测是在每一步脱保护反应和加入 氨基酸缩合反应时必须使用的检测方法,在指示反 [2]Michael W Pennington,Ben M Dunn.Peptide synthesis protocols[J].Totowa,N.J.:Humana Press,e,1994: 24,65,67.637. 应正确进行过程中起着至关重要的作用。配制方 法是将水合印三酮溶解在乙醇中,浓度为76%(重 [3]Ronald E Reid.Peptide and Protein Drug Analysis[J]. New York:M.Dekker,C,2000:309—329. 量比),棕色滴瓶容纳,避免污染,并保存于冰箱。 在实验过程中发现,脱保护作用后,用分析纯配制 的检测剂检测结果并非是其特征蓝紫色,而是紫红 (2010—06—03收稿,2010~07—09修回) 486