หลักการสร้างพันธะเปปไทด์ในการสังเคราะห์เปปไทด์แบบกำหนดเองเป็นอย่างไร？

บนพื้นผิว การก่อตัวของพันธะเปปไทด์ซึ่งทำให้เกิดไดเปปไทด์เป็นกระบวนการทางเคมีง่ายๆซึ่งหมายความว่าส่วนประกอบของกรดอะมิโนทั้งสองนั้นเชื่อมโยงกันด้วยพันธะเปปไทด์หรือพันธะเอไมด์ในขณะที่ถูกทำให้ขาดน้ำ

การสร้างพันธะเปปไทด์คือการกระตุ้นกรดอะมิโนภายใต้สภาวะปฏิกิริยาที่ไม่รุนแรง(A) มอยอิตีคาร์บอกซิล, กรดอะมิโนตัวที่สอง (B) มอยอิตีคาร์บอกซิลที่ถูกกระตุ้นนิวคลีโอฟิลิกจากนั้นก่อรูปไดเปปไทด์ (AB)“หากไม่ได้รับการปกป้องส่วนประกอบคาร์บอกซิล (A) การก่อตัวของพันธะเปปไทด์ก็ไม่สามารถควบคุมได้”ผลพลอยได้ เช่น เปปไทด์เชิงเส้นและไซคลิกอาจถูกผสมกับสารประกอบเป้าหมาย ABดังนั้นกลุ่มการทำงานทั้งหมดที่ไม่เกี่ยวข้องกับการสร้างพันธะเปปไทด์จะต้องได้รับการปกป้องในลักษณะที่สามารถย้อนกลับได้ชั่วคราวในระหว่างการสังเคราะห์เปปไทด์

ดังนั้นการสังเคราะห์เปปไทด์ - การก่อตัวของพันธะเปปไทด์แต่ละอัน - เกี่ยวข้องกับการรวมตัวสามขั้นตอน

ขั้นตอนแรกคือการเตรียมกรดอะมิโนบางชนิดที่ต้องการการปกป้อง และไม่มีโครงสร้างสวิตเตอร์ไอออนของกรดอะมิโนอีกต่อไป

ขั้นตอนที่สองคือปฏิกิริยาสองขั้นตอนเพื่อสร้างพันธะเปปไทด์ โดยที่กลุ่มคาร์บอกซิลของกรดอะมิโนที่มีการป้องกันด้วย N จะถูกกระตุ้นไปยังตัวกลางที่ใช้งานอยู่ก่อน จากนั้นจึงเกิดพันธะเปปไทด์ปฏิกิริยาควบคู่นี้สามารถเกิดขึ้นได้ทั้งแบบปฏิกิริยาขั้นเดียวหรือปฏิกิริยาต่อเนื่องสองขั้น

ขั้นตอนที่สามคือการถอดแบบเลือกหรือถอดฐานป้องกันออกทั้งหมดแม้ว่าการกำจัดทั้งหมดจะเกิดขึ้นได้หลังจากที่ประกอบสายเปปไทด์ทั้งหมดแล้วเท่านั้น แต่ยังจำเป็นต้องมีการกำจัดกลุ่มป้องกันแบบเลือกเพื่อดำเนินการสังเคราะห์เปปไทด์ต่อไป

เนื่องจากกรดอะมิโน 10 ชนิด (Ser, Thr, Tyr, Asp, Glu, Lys, Arg, His, Sec และ Cys) มีกลุ่มฟังก์ชันสายโซ่ด้านข้าง ซึ่งจำเป็นต้องมีการป้องกันแบบเลือกสรร ซึ่งทำให้การสังเคราะห์เปปไทด์มีความซับซ้อนมากขึ้นต้องแยกแยะฐานการป้องกันชั่วคราวและกึ่งถาวรเนื่องจากข้อกำหนดที่แตกต่างกันสำหรับการเลือกหมู่ป้องกันชั่วคราวถูกใช้ในขั้นตอนถัดไปเพื่อสะท้อนถึงการป้องกันชั่วคราวของหมู่ฟังก์ชันกรดอะมิโนหรือคาร์บอกซิลกลุ่มป้องกันกึ่งถาวรจะถูกลบออกโดยไม่รบกวนพันธะเปปไทด์หรือสายโซ่ด้านข้างของกรดอะมิโนที่เกิดขึ้นแล้ว บางครั้งในระหว่างการสังเคราะห์

“ตามหลักการแล้ว การกระตุ้นส่วนประกอบคาร์บอกซิลและการก่อตัวของพันธะเปปไทด์ (ปฏิกิริยาเชื่อมต่อ) ในเวลาต่อมาควรเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยไม่มีการก่อตัวของราซิมิกหรือผลพลอยได้ และควรใช้สารตั้งต้นเชิงโมลาร์เพื่อให้ได้ผลผลิตสูง”น่าเสียดายที่ไม่มีวิธีการควบคู่ทางเคมีใดที่ตรงตามความต้องการเหล่านี้ และมีเพียงไม่กี่วิธีเท่านั้นที่เหมาะสำหรับการสังเคราะห์เชิงปฏิบัติ

ในระหว่างการสังเคราะห์เปปไทด์ กลุ่มฟังก์ชันที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาต่างๆ มักจะเชื่อมโยงกับศูนย์กลางแบบแมนนวล โดยมีไกลซีนเป็นข้อยกเว้นเพียงอย่างเดียว และมีความเสี่ยงที่อาจเกิดการหมุน

ขั้นตอนสุดท้ายในวงจรการสังเคราะห์เปปไทด์คือการกำจัดกลุ่มป้องกันทั้งหมดออกการกำจัดกลุ่มป้องกันแบบเลือกสรรเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการขยายสายโซ่เปปไทด์ นอกเหนือจากข้อกำหนดสำหรับการกำจัดการป้องกันในการสังเคราะห์ไดเปปไทด์อย่างสมบูรณ์ควรมีการวางแผนกลยุทธ์สังเคราะห์อย่างรอบคอบขึ้นอยู่กับตัวเลือกเชิงกลยุทธ์ N สามารถเลือกกำจัดกลุ่มป้องกัน α-อะมิโนหรือคาร์บอกซิลออกได้คำว่า “แนวทาง” อ้างอิงถึงลำดับของปฏิกิริยาการควบแน่นของกรดอะมิโนแต่ละชนิดโดยทั่วไป มีความแตกต่างระหว่างการสังเคราะห์แบบค่อยเป็นค่อยไปและการควบแน่นของชิ้นส่วนการสังเคราะห์เปปไทด์ (หรือที่เรียกว่า "การสังเคราะห์แบบดั้งเดิม") เกิดขึ้นในสารละลายในกรณีส่วนใหญ่ การยืดสายโซ่เปปไทด์ให้ยาวขึ้นทีละน้อยสามารถสังเคราะห์ได้โดยใช้สายโซ่เปปไทด์เพื่อสังเคราะห์ชิ้นส่วนที่สั้นกว่าเท่านั้นในการสังเคราะห์เปปไทด์ที่มีขนาดยาวขึ้น โมเลกุลเป้าหมายจะต้องถูกแบ่งออกเป็นส่วนๆ ที่เหมาะสม และพิจารณาว่าสามารถลดระดับความแตกต่างที่ปลายทาง C ได้หลังจากที่ชิ้นส่วนแต่ละชิ้นค่อยๆ ประกอบเข้าด้วยกัน สารประกอบเป้าหมายจะถูกเชื่อมเข้าด้วยกันกลยุทธ์การสังเคราะห์เปปไทด์ประกอบด้วยการเลือกส่วนป้องกันที่ดีที่สุดและเหมาะสมที่สุด และกลยุทธ์การสังเคราะห์เปปไทด์รวมถึงการเลือกฐานการป้องกันที่เหมาะสมที่สุดและวิธีการผันส่วนส่วนที่ดีที่สุด