多肽固相合成（Solid-Phase Peptide Synthesis, SPPS）
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西安纳微生物科技有限公司 日期：02-18 281 属于：行业动态
多肽固相合成（Solid-Phase Peptide Synthesis, SPPS）是一种高效、可控的化学合成多肽链的方法，由美国化学家Bruce Merrifield在1963年提出，并因此获得1984年诺贝尔化学奖。其核心思想是将多肽链的合成固定在固相载体（如树脂）上，通过逐步添加氨基酸单元，终切割得到目标多肽。以下是其关键步骤和原理：
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1. 基本原理
固相载体：多肽链的C端通过化学键固定在树脂（如聚苯乙烯基树脂）上，逐步从C端向N端延伸。
-逐步合成：每一步仅添加一个氨基酸，通过偶联反应连接，未反应的试剂和副产物可通过洗涤去除，简化纯化过程。
保护基策略：采用正交保护策略（如Fmoc/t-Bu或Boc/Bzl），选择性脱保护氨基或侧链基团，避免副反应。
2. 主要步骤
(1) 树脂预处理
选择树脂：根据目标多肽的C端结构（如羧酸、酰胺）选择树脂（如Wang树脂、Rink酰胺树脂）。
脱保护：若树脂已负载第一个氨基酸（如Fmoc保护），需用碱性试剂（如20%哌啶/DMF）脱除Fmoc基团，暴露氨基。
(2) 氨基酸偶联
活化：将下一个Fmoc保护的氨基酸与活化剂（如HBTU、HATU）和碱（如DIPEA）混合，生成活性酯或酰基脲中间体。
偶联：活化后的氨基酸与树脂上的游离氨基反应形成肽键。通常需重复偶联确保高效连接。
洗涤：用DMF、DCM等溶剂洗去未反应的试剂和副产物。
(3) 循环重复
脱保护：用哌啶/DMF脱除Fmoc基团，暴露下一个氨基。
偶联下一氨基酸：重复步骤(2)，直至完成目标序列。
(4) 切割与脱保护
切割树脂：用强酸（如三氟乙酸, TFA）切割多肽与树脂的连接，同时脱除侧链保护基。
清除剂：加入水、三异丙基硅烷（TIS）等清除副反应生成的碳正离子，保护多肽结构。
(5) 纯化与表征
沉淀：用冷乙醚沉淀粗产物，离心收集多肽。
纯化：通过反相高效液相色谱（RP-HPLC）纯化。
鉴定：质谱（MS）验证分子量，HPLC分析纯度。
3. 常用保护基策略
Fmoc/t-Bu法：
Fmoc9-芴甲氧羰基）：用哌啶脱保护，条件温和（pH 8-10）。
侧链保护：t-Bu（叔丁基）、Trt（三苯甲基）等，用TFA切割。
适用性：适合对酸敏感的多肽（如含糖基化修饰）。
Boc/Bzl法：
Boc（叔丁氧羰基）：用TFA脱保护。
侧链保护：Bzl（苄基）等，需氢氟酸（HF）切割。
特点：适合合成短肽，但操作危险性较高。
4. 优势与局限性
优点：
- 自动化程度高（可编程合成仪）。
- 减少中间体纯化步骤，适合长链多肽（50个残基以内）。
- 可合成非天然氨基酸或修饰多肽。
缺点：
- 树脂和试剂成本较高。
- 长链易出现错配或聚集（如β-折叠），需优化条件。
- 切割步骤可能影响酸不稳定基团。
5. 应用领域
药物研发：如胰岛素类似物、抗菌肽、GLP-1受体激动剂。
抗体片段合成：抗原结合区（CDR）的制备。
功能材料：自组装多肽纳米材料。
基础研究：蛋白质结构与功能模拟。
6. 常见问题与优化
低偶联效率：延长反应时间、增加活化剂用量或更换更高效的偶联试剂（如HATU）。
困难序列：引入假脯氨酸或使用强溶剂（如DMSO）减少聚集。
副反应：优化侧链保护基或切割条件（如添加EDT减少色氨酸氧化）。
多肽固相合成是现代化学生物学的核心技术之一，结合自动化仪器和新型试剂，已广泛应用于生物医药与材料科学领域。
1. 基本原理
固相载体：多肽链的C端通过化学键固定在树脂（如聚苯乙烯基树脂）上，逐步从C端向N端延伸。
-逐步合成：每一步仅添加一个氨基酸，通过偶联反应连接，未反应的试剂和副产物可通过洗涤去除，简化纯化过程。
保护基策略：采用正交保护策略（如Fmoc/t-Bu或Boc/Bzl），选择性脱保护氨基或侧链基团，避免副反应。
2. 主要步骤
(1) 树脂预处理
选择树脂：根据目标多肽的C端结构（如羧酸、酰胺）选择树脂（如Wang树脂、Rink酰胺树脂）。
脱保护：若树脂已负载第一个氨基酸（如Fmoc保护），需用碱性试剂（如20%哌啶/DMF）脱除Fmoc基团，暴露氨基。
(2) 氨基酸偶联
活化：将下一个Fmoc保护的氨基酸与活化剂（如HBTU、HATU）和碱（如DIPEA）混合，生成活性酯或酰基脲中间体。
偶联：活化后的氨基酸与树脂上的游离氨基反应形成肽键。通常需重复偶联确保高效连接。
洗涤：用DMF、DCM等溶剂洗去未反应的试剂和副产物。
(3) 循环重复
脱保护：用哌啶/DMF脱除Fmoc基团，暴露下一个氨基。
偶联下一氨基酸：重复步骤(2)，直至完成目标序列。
(4) 切割与脱保护
切割树脂：用强酸（如三氟乙酸, TFA）切割多肽与树脂的连接，同时脱除侧链保护基。
清除剂：加入水、三异丙基硅烷（TIS）等清除副反应生成的碳正离子，保护多肽结构。
(5) 纯化与表征
沉淀：用冷乙醚沉淀粗产物，离心收集多肽。
纯化：通过反相高效液相色谱（RP-HPLC）纯化。
鉴定：质谱（MS）验证分子量，HPLC分析纯度。
3. 常用保护基策略
Fmoc/t-Bu法：
Fmoc9-芴甲氧羰基）：用哌啶脱保护，条件温和（pH 8-10）。
侧链保护：t-Bu（叔丁基）、Trt（三苯甲基）等，用TFA切割。
适用性：适合对酸敏感的多肽（如含糖基化修饰）。
Boc/Bzl法：
Boc（叔丁氧羰基）：用TFA脱保护。
侧链保护：Bzl（苄基）等，需氢氟酸（HF）切割。
特点：适合合成短肽，但操作危险性较高。
4. 优势与局限性
优点：
- 自动化程度高（可编程合成仪）。
- 减少中间体纯化步骤，适合长链多肽（50个残基以内）。
- 可合成非天然氨基酸或修饰多肽。
缺点：
- 树脂和试剂成本较高。
- 长链易出现错配或聚集（如β-折叠），需优化条件。
- 切割步骤可能影响酸不稳定基团。
5. 应用领域
药物研发：如胰岛素类似物、抗菌肽、GLP-1受体激动剂。
抗体片段合成：抗原结合区（CDR）的制备。
功能材料：自组装多肽纳米材料。
基础研究：蛋白质结构与功能模拟。
6. 常见问题与优化
低偶联效率：延长反应时间、增加活化剂用量或更换更高效的偶联试剂（如HATU）。
困难序列：引入假脯氨酸或使用强溶剂（如DMSO）减少聚集。
副反应：优化侧链保护基或切割条件（如添加EDT减少色氨酸氧化）。
多肽固相合成是现代化学生物学的核心技术之一，结合自动化仪器和新型试剂，已广泛应用于生物医药与材料科学领域。
