多肽固相合成简介

R.Bruce Merrifield在肽合成的技术方面发明了一种突破性技术，并将其命名为多肽固相合成（solid-phase peptide synthesis, SPPS）, 1984年Merrifield因此获得了诺贝尔奖。
固相合成顺序一般从C端（羧基端）向 N端（氨基端）合成。
首先，将C段的氨基酸与特定的树脂通过化学键链接，氨基酸α-氨基用Fmoc保护，侧链基团用相应的对酸敏感的保护基团保护；
第二步，用碱性溶液比如六氢吡啶DMF溶液将α-氨基的保护基团Fmoc脱除，此时，留在树脂上的是α-氨基裸露出来的第一个氨基酸；
第三步，加入过量的α-氨基用Fmoc保护，侧链基团用相应的对酸敏感的保护基团保护的第二个氨基酸，缩合剂等，让其与连接在树脂上的第一个氨基酸进行缩合反应；
第四步，检测，检测一般是通过检测上一个氨基酸裸露的α-氨基，一般用茚三酮检测，如果检测有裸露的α-氨基，说明未反应完全，重复第三步骤，如果反应完全，则重复第二、三、四步直至所有的氨基酸都缩合完，然后将最后一个氨基酸α-氨基上的Fmoc脱除（方法同第二步）；
最后，用酸（常用三氟乙酸）将肽链从树脂上切割下来，同时，应为氨基酸侧链保护基团选用的是对酸敏感的基团，因此，这一步，也将侧链上的保护基团一起去除，从而得到我们需要的多肽粗品。

（1）树脂的选择及氨基酸的固定
固相合成的特征是合成过程中使用了固相载体，能用于多肽合成的固相载体必须满足如下要求：
一，必须包含反应位点（或反应基团），以使肽链连在这些位点上，并在以后除去；
二，必须对合成过程中的物理和化学条件稳定；
三，载体必须允许在不断增长的肽链和试剂之间快速的、不受阻碍的接触；
四，载体必须允许提供足够的连接点，以使每单位体积的载体给出有用产量的肽，并且必须尽量减少被载体束缚的肽链之间的相互作用。

用于固相法合成多肽的高分子载体主要有三类：聚苯乙烯-苯二乙烯交联树脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯-乙二醇类树脂及衍生物，这些树脂还需要导入反应基团，才能直接连上（第一个）氨基酸。根据所导入反应基团的不同，又把这些树脂及树脂衍生物分为氯甲基树脂、羧基树脂、氨基树脂或酰肼型树脂。BOC合成法通常选择氯甲基树脂，如Merrifield树脂；FMOC合成法通常选择羧基树脂如王树脂（wang resin）。

氨基酸的固定主要是通过保护氨基酸的羧基同树脂的反应基团之间形成的共价键来实现的，形成共价键的方法有多种：氯甲基树脂，通常先制得保护氨基酸的四甲铵盐或钠盐、钾盐、铯盐，然后在适当温度下，直接同树脂反应或在合适的有机溶剂如二氧六环、DMF或DMSO中反应；羧基树脂，则通常加入适当的缩合剂如DCC或羧基二咪唑，使被保护氨基酸与树脂形成共酯以完成氨基酸的固定；氨基树脂或酰肼型树脂，却是加入适当的缩合剂如DCC后，通过保护氨基酸与树脂之间形成的酰胺键来完成氨基酸的固定。

（2）氨基、羧基、侧链的保护及脱除
要成功合成具有特定的氨基酸顺序的多肽，需要对暂不参与形成酰胺键的氨基和羧基加以保护，同时对氨基酸侧链上的活性基因也要保护，反应完成后再将保护基因除去。同液相合成一样，固相合成中多采用烷氧羰基类型作为α氨基的保护基，因为这样不易发生消旋。最早是用苄氧羰基，由于它需要较强的酸解条件才能脱除，所以后来改为叔丁氧羰基（BOC）保护，用TFA（三氟乙酸）脱保护，但不适用含有色氨酸等对酸不稳定的肽类的合成。chang Meienlofer和Atherton等人采用Carpino报道的Fmoc(9-芴甲氧羰基)作为α氨基保护基，Fmoc基对酸很稳定，但能用哌啶-CH2CL2或哌啶-DMF脱去，近年来，Fmoc合成法得到了广泛的应用。羧基通常用形成酯基的方法进行保护。甲酯和乙酯是逐步合成中保护羧基的常用方法，可通过皂化除去或转变为肼以便用于片断组合；叔丁酯在酸性条件下除去；苄酯常用催化氢化除去。对于合成含有半胱氨酸、组氨酸、精氨酸等带侧链功能基的氨基酸的肽来说，为了避免由于侧链功能团所带来的副反应，一般也需要用适当的保护基将侧链基团暂时保护起来。保护基的选择既要保证侧链基团不参与形成酰胺的反应，又要保证在肽合成过程中不受破坏，同时又要保证在最后肽链裂解时能被除去。如用三苯甲基保护半胱氨酸的S-，用酸或银盐、汞盐除去；组氨酸的咪唑环用2,2,2-三氟-1-苄氧羰基和2,2,2-三氟-1-叔丁氧羰基乙基保护，可通过催化氢化或冷的三氟乙酸脱去。精氨酸用金刚烷氧羰基（Adoc）保护，用冷的三氟乙酸脱去。

（3）氨基酸的缩合
固相中的接肽反应原理与液相中的基本一致，将两个相应的氨基被保护的及羧基被保护的氨基酸放在溶液内并不形成肽键，要形成酰胺键，经常用的手段是将羧基活化，变成混合酸酐、活泼酯、酰氯或用强的失去剂（如碳二亚氨）形成对称酸酐等方法来形成酰胺键。其中选用DCC、HOBT或HOBT/DCC的对称酸酐法、活化酯法接肽应用最广。

（4）多肽纯化
合成肽链的分离与纯化通常采用高效液相色谱、亲和层析、毛细管电泳等。目前最常用的为HPLC纯化。分析HPLC使用柱子和泵系统，可以经受传递高压，这样可以用极细的微粒（3-10μ m）做填料。由此多肽要在几分钟内高度被分析。

HPLC分两类：离子交换和反相。 离子交换HPLC依靠多肽和固相间的直接电荷相互作用。柱子在一定PH范围带有特定电荷衍变成一种离子体，而多肽或多肽混合物，由其氨基酸组成表现出相反电荷。分离是一种电荷相互作用，通过可变PH， 离子强度， 或两者洗脱出多肽，通常， 先用低离子强度的溶液，以后逐渐加强或一步一步加强，直到多肽火柱中洗脱出。离子交换分离的一个例子使用强阳离子交换柱。如sulfoethylaspartimide通过酸性PH中带正电来分离。

反相HPLC条件与正常层析正相反。多肽通过疏水作用连到柱上，用降低离子强度洗脱， 如增加洗脱剂的疏水性。通常柱子由共价吸附到硅上的碳氢烷链构成，这种链长度为G4-G8碳原子。 由于洗脱是一种疏水作用。大的疏水肽用短链柱洗脱好。 然而，总体实践中， 这两类柱互变无多少显著差别，别类载体由碳水化合物构成， 比如苯基。典型的操作常由两绶冲剂组成，0.1%TFA-H2o和80% acetonitrile 0.1%TFA--H2o稀acetonitrile。用线型梯变以每分钟0.5%到1.0%改变的速度混合。常见分析和纯化用柱为4.6×250mm(3-10μ m)和22×250mm(10μ m)。如果用径向填柱，那么大小是8×100（3-10μ m）和25×250mm(10μ m)。 nbsp;      大量各种缓冲剂含许多不同试剂，比如heptafluorobutyric酸，0.1%磷酸， 稀He formic酸(5-6%, pH2-4), 10-100mM NH4HCO3，醋酸钠/氨，TFA/TEA，磷酸钠或钾，异戊酚。这样许多不同组合可形成缓冲剂，但要注意一点：硅反相柱料不能长时间暴露于高pH，甚至微碱pH， 因为这样会破坏柱子。

总结：近10年来，多肽固相合成在国内快速发展，肽谷生物在多肽合成领域不断摸索创新，形成了一套独特稳定的合成管理体系，在保证质量的前提下，提高上产效率，降低了成本，为国内外一大批科研工作者提供了方便、快捷、稳定的多肽合成选择方案。