Молекулярная биология. Структура и функция белков - Степанов В.М.
ISBN 5-06-002573-Х
Скачать (прямая ссылка):
Таким образом, пептиды представляют собой соединения, которые построены из остатков а-аминокислот, соединенных между собой пептидными связями. Иногда для достаточно длинных пептидов применяют термин полипептиды. Заметим, что с участием аминокислот могут образовываться и другие амидные связи, например между у-карбоксйльной группой остатка глутаминовой кислоты и е-амйногруп-пой лизина при сшивании цепей фибрина в ходе старения тромба. Такие связи, химически близкие пептидным, к последним йе причисляют, иногда называют их изопептидными. - 4
Образование пептидных связей в воде термодинамически невыгодно, этим обусловлена необходимость предварительной активации взаимодействующих групп (чаще — карбоксильной грущты) при химическом синтезе пептидной связи, а также при ее биосинтезе. Однако кинетически пептидная связь достаточно стабильна и ее гидролитическое расщепление происходит лишь при использовании химических
23
катализаторов (кислот или щелочей) либо при катализе специфическими ферментами (пептидазами)
Понятно, что в дипептидё, полученном конденсацией двух аминокислотных остатков, сохраняются как карбоксильная, так и аминная группы, поэтому присоединение к нему аминокислотных остатков может быть продолжено с обеих сторон, что открывает возможность образования очень длинных — в несколько сотен и даже тысяч аминокислотных остатков — пептидных цепей. В пептидной цепи различают N-концееой (или аминоконцевой) остаток, содержащий свободную аминогруппу, и С-коицевой остаток, который несет свободную о-карбо-ксильную группу.
2.1. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЕПТИДОВ
Подобно аминокислотам, пептиды, содержащие свободные аминную и карбоксильную группы, являются биполярными ионами и имеют изоэлектрическую точку. Их растворимость в воде весьма различна и определяется как длиной пептида, так и природой образующих его аминокислот. Кислотно-основные свойства пептидов несколько отличаются от свойств аминокислот, поскольку взаимное влияние аминной и карбоксильной групп в них значительно слабее, чем в «-аминокислотах, а в длинных пептидах им вообще можно пренебречь. В пептидах рКа «-карбоксильной группы заметно выше, чем в аминокислотах, и составляет/ например, для аланил-аланина 3,12 (ср. с рКа 2,34 для карбоксила аланина и 4,7 для уксусной кислоты). Для карбоксильной группы алан ил-алан ил-алан и на рКа = 3,39; с дальнейшим ростом цепи сохраняется значение, близкое к 3,4.
Некоторое повышение кислотности по сравнению с карбоксилом уксусной кислоты следует приписать влиянию соседней пептидной связи. Аналогично о-аминогруппа в пептидах становится менее основной, чем в «-аминокислотах: рКа «^аммонийной группы составляет 9,69 для аланина, 8,30 для аланил-аланина, 8,03 для аланил-аланил-аланина и с дальнейшим удлинением цепи не меняется.
В остальном химические свойства (каминной и карбоксильной групп пептидов качественно близки свойствам аминокислот. В частности, они вступают в те же реакции, которые были описаны для аминокислот, кроме протекающих с одновременным участием обеих функциональных групп. Такие реакции для пептидов не характерны. Исключением является довольно легкая циклизация эфиров и некоторых других производных дипептидов, в которых активирована «-карбоксильная группа, приводящая к дикетопиперазинам:
24
СНз СНз
I I СН3-СН 0=0
JVH2—СН~CO-fffl—СН—€0“0СН3 —> | |
о=с сн—СН3
4sNH^
Метиловый эфир 2,4-ДиметилдикетопиПеразин
аланил-аланина
В сильнощелочных растворах пептиды дают окрашенные комплексы с ионами меди, построенные весьма сложно. На этом основаца так называемая биуретовая реакция. Разумеется, пептиды могут также вступать в реакции за счет функциональных групп, содержащихся в боковых цепях аминокислот (см. гл. 9).
. 2.2. ХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ПЕПТИДОВ
Синтез пептидов, основы которого были заложены Э.Фишером в начале столетия, развился to обширную область синтетической органической химии. Описаны синтезы весьма протяженных пептидов и нескольких, пока небольших, белков. Не умаляя значения последних работ, укажем, что для практического получения значительных количеств белка предпочтителен микробиологический синтез в рекомбинантных клетках; начал развиваться и биосинтез пептидов в бескле-точных системах.
Синтез пептидов определенной структуры, даже наиболее простых, требует предварительного временною блокирования (защиты) функциональных групп, которые не должны участвовать в реакции. Если этого не предусмотреть, будут получаться весьма сложные смеси продуктов. .
, . 2.2.1. Защита аминогруппы.
а-Аминогруппу аци л и рующей аминокислоты или пептида защищают так, чтобы блокирующую группировку после образования пептидной связи можно было отщепйть, снять в достаточно мягких условиях, которые гарантировали бы целостность пептида. Одной из первых была предложена (сохранившая значение до сих пор) бензил-оксикарбонилъная группа (сокращенное обозначение Z, устаревшее название карбобензоксигруппа), которую вводят, ацилируя аминокислоту или пептид бепзилоксикарбонияхлоридом:
