Ферменты синтезы пептидов

При действии фермента химотрипсина на рацемические эфиры, образованные окси- и аминокислотами, идет асимметрический синтез пептидов по схеме [160] [c.158]

Если проанализировать все проведенные синтезы Меррифилда (табл. 2-9), то станет ясно, что это в основном работы в период между 1968 и 1972 гг. В это время во многих новых лабораториях — а их количество в США со времени опубликования концепции Меррифилда увеличилось в десять раз — начали проводить синтезы пептидов на носителях, чему в значительной степени способствовала коммерческая доступность синтезаторов. Очевидно, разочаровывающие результаты при попытках синтеза белков привели к реалистической оценке возможностей метода. Попытка синтеза лизо-цима привела, например, к смеси полипептидов, которая обладала 0,5—1% специфической активности [455]. Гораздо успешнее был синтез рибонуклеазы А [449], хотя и в этом случае выход составлял всего 16%. На этом ферменте с помощью твердофазной техники проведено интересное изучение взаимосвязи строения и активности [467]. Несомненно, что биологическая активность не является критерием гладкого течения твердофазного синтеза. Синтез белка, состоящего из 188 аминокислот, который сначала считали гормоном роста человека, дал смесь белков с заметной биологической активностью. Несколько позднее было, однако, показано, что положенная в основу синтеза первичная структура не подтвердилась [453, 468]. Синтез длинноцепочечных пептидов и белков по методу Меррифилда в настоящее время и в обозримом будущем уже не может отвечать тем высоким требованиям, которые предъявляются к синтезу биологически активных соединений. [c.193]

Характерная особенность развития органической химии на современном этапе —ее проникновение в другие области знания, в том числе биологию, медицину, сельское хозяйство. Органический синтез жизненно важных ферментов и пептидов, исследование процессов передачи нервного импульса, регуляции обмена веществ в организмах, наконец синтез активных генов (1976—1978 гг.), кодирующих в свою очередь синтез инсулина и интерферона, наглядно. иллюстрируют достижения органической химии последнего десятилетия. [c.26]

В данном случае так же,, как и в других известных примерах синтеза пептидов, ПОД влиянием ферментов успех синтеза обусловлен тем, что образующиеся пептиды менее растворимы, чем исходные вещества, и выделяются из реакционной смеси, смещая равновесие. Обычно равновесие сдвинуто в сторону гидролиза ( 99%). Для образования пептидной связи требуется 2—4 ккал/моЛь. Были предложены различные пути для объяснения энергетически невыгодного направления реакции. [c.699]

Однако основным возражением против того, что протеиназы могут также осуществлять синтез пептидов, являлось то, что эти ферменты, очевидно, не могут контролировать аминокислотную последовательность в синтезирующихся пептидах. [c.699]

В литературе были неоднократно описаны пептиды, содержащие глицин, аланин, валин, лейцин, изолейцин или фенилаланин, а также пептиды, построенные из остатков только одной из этих аминокислот. На простых пептидах такого типа изучались потенциальные возможности новых защитных групп и методов создания пептидной связи, вопросы оптического вращения и рацемизации, а также специфичность различных ферментов. Синтез таких пептидов не требует каких-либо специальных препаративных методов, поэтому в настоящей главе не дается детального анализа имеющихся литературных данных и основное внимание будет уделено некоторым наиболее типичным подходам. [c.191]

Согласно изложенным выше представлениям, аминокислоты, отложившиеся на поверхности шаблона, образуют затем пептидную цепь. Этот процесс является ферментативным, однако нет никаких доказательств того, что в нем принимают участие специфические ферменты, и, следовательно, нет необходимости постулировать наличие таких специфических ферментов. Протеолитические ферменты, выделенные из органов, не являются специфическими, так как они катализируют гидролиз самых различных белков животного и растительного происхождения. Эти же ферменты могут катализировать и процесс синтеза пептидов из аминокислот, что было убедительно показано Бергманом и его сотрудниками [18, 20]. В предыдущих разделах данной главы уже указывалось, что синтез белков нельзя рассматривать просто как процесс, обратный их расщеплению, и что промежуточные реакции синтеза могут протекать иначе, чем соответствующие гидролитические реакции. Наиболее важным моментом является то, что мы не имеем решительно никаких доказательств специфичности ферментов, участвующих как в гидролизе, так и в синтезе белка. Специфичность образующегося белка можно вполне удовлетворительно объяснить специфической адсорбцией аминокислот на поверхности шаблона. [c.410]

Однако, для того чтобы наблюдать синтетическое действие ферментов, необходимо выводить образующийся продукт из реакции. Другими словами, нужно приложить к системе усилие, чтобы противодействовать естественному свойству фермента гидролизовать продукт после того, как он синтезирован. Отсюда следует, что если ферменты действительно осуществляют синтез пептидов в клетках, то этот процесс должен быть связан с другой реакцией, которая обеспечивала бы его необходимой химической энергией. Естественно предположить, что эта химическая энергия поступает от таких питательных веществ, как глюкоза, когда она распадается путем окисления или брожения. Однако до сих пор не удалось показать, каким образом распад глюкозы может быть непосредственно связан с образованием пептидных связей в клетке. [c.76]

Если в ближайшие десятилетия удастся осуществить, как это предполагается, синтез многочисленных ферментов и пептидов, а также эффективно действующих гомологов соединений более простой структуры, то это будет означать совершенно новый масштаб развития и применения микробиологии. Перечисленные препараты будут использоваться не только для лечения многих болезней, но и в технике (применение ферментов для промышленных целей). Уже в 80-е годы, вероятно, станет возможным вмешательство в биокибернетический механизм регулирования гормональной деятельности организма. Тем самым удастся исправлять определенные дефекты организма непосредственным устранением причины заболевания. [c.345]

Двухтомная монография представляет собой уникальный труд в важной и бурно развивающейся области биоорганической химии — химии пептидов. Значение полипептидов определяется теми разнообразными биологическими функциями, которые они выполняют (гормоны, ферменты, антибиотики и др.). Авторам удалось сконцентрировать колоссальный литературный материал, включающий практически все работы по синтезу пептидов с 1950 по 1964 г. (около 3000 работ). В книге рассмотрены последние методические и синтетические достижения химии пептидов, причем основное внимание уделено наиболее современным и перспективным методам. [c.4]

Включение ферментов в синтетические полимеры повышает скорость реакции в раз и увеличивает их стабильность в полярных растворителях, что значительно облегчает проведение синтеза пептидов [158] [c.457]

Некоторые из описанных ниже реакций отвечают не всем из ИХ требований тем не менее их используют для получения АП из-за отсутствия лучших методов. Многие реакции полу- ния ФАП основаны либо на методах синтеза пептидов, либо 3 методах иммобилизации ферментов на нерастворимых носи- лях. [c.70]

Высокая прочность клеточных стенок грамположительных н грамотрицательных бактерий обеспечивается наличием структурной сетки, состоящей из аминокислот и сахаров (пептидо-гликан). Полисахаридная цепь образуется из чередующихся фрагментов N-ацетилглюкозамина (NAG) и N-ацетилмурамо-вой кислоты (NAM) (разд. 17.7), связанных 1р—4-связью. Между собой полисахаридные цепи соединяются с помощью разветвленной полипептидной цепи, прикрепляющейся к карбоксильной группе остатка NAM. Похожая на плетеную сумку структура укрепляет изнутри липидную мембрану. Если клетка начинает расти и делиться, то пептидогликан тоже должен растягиваться или видоизменяться. Контроль за синтезом пептидов, образующих стенки новой клетки, осуществляют ферменты, которые и становятся мишенью для р-лактамных антибиотиков. Эти препараты, вероятно, благодаря своей пептидоподобной структуре адсорбируются ферментом и затем ацилируют его активные центры за счет раскрытия р-лактамного цикла, сами превращаясь при этом в неактивные пенициллоиновые кислоты. Повреждения клеточной стенки, возникающие при подавлении активности ферментов, в конце концов приводят к тому, что клетка под действием осмотического давления разрушается. [c.370]

Неоспоримое преимущество этого метода по сравнению с классическими методами синтеза пептидов состоит в том, что ни на одной из стадий он не требует выделения растущей полипептидной цепи. В силу чрезвычайно низкой растворимости аддукт пептида и полимера легко отмывается после каждой реакции от побочных продуктов, растворителей и избытка реагентов без потери пептида, после чего аддукт готов к следующей реакции- В настоящее время метод автоматизирован, и запрограммированные аминокислотные синтезаторы без труда могут присоединить шесть аминокислот к растущей полипептидной цепи за 24 ч. Эти приборы добавляют реактивы в падлен<ащей последовательности, меняют условия реакций, обеспечивают необходимое время реакции, отмывают побочные продукты, после чего начинают всю операцию сначала. При помощи метода ТФСП были синтезированы инсулин и фермент рибонуклеаза, состоящий нз 124 аминокислот. [c.406]

Вслед за этим в 1902 г. Гофмейстер выдвинул гипотезу об амидообразной связи аминокислотных остатков в белке, которая и легла в основу полипептидной гипотезы. Она же послужила основанием Э. Фишеру н Т. Курциусу для разработки методов синтеза пептидов. Одновременно с синтезом многочисленных пептидов, завершившихся синтезом нонадека-пептида, проводились исследования то выделению пептидов из белков. Был выделен ряд пептидов, тождественных с синтетическими. Они давали биуретовую реакцию и расщеплялись протеолитическими ферментами высшие пептиды обладали коллоидны ми свойствами. Все эти факты в тот период были достаточным подтверждением выдвинутой полипептидной теории. Однако методы органической химии, применявшиеся для выделения пептидов из гидролизатов белков, а именно фракционированная кристаллизация, извлечение органическими растворителями, получение производных и т. д. оказались для этой цели мало пригодными. Число выделенных пептидов было настолько незначительным, что возникли сомнения в справедливости выдвинутой теории. [c.520]

Использованию ферментов в качестве катализаторов для реакции соединения пептидов и в настоящее время уделяется большое внимание. Катализ образовании пептидов при биосинтезе белка осуществляет фермент перти-дилтрансфераза. Так как этот фермент взаимодействует с протеиногенными аминокислотами независимо от природы боковой цепи, теоретически он представляет собой идеальный катализатор для реакций целенаправленного синтеза пептидов. Пептидилтрансфераза в сложной рибосомной системе структурно тесно связана со всеми другими составляющими, кроме того, на стадии элонгации во время биосинтеза белка одновременно действуют также другие факторы. Поэтому вероятность того, что выделенный из естественной среды фермент вообще будет способен к катализу реакции синтеза пептидов, очень мала. Никакого выхода в практику пептидного синтеза не получил также изученный Липманном механизм биосинтеза пептидных антибиотиков, который проходит с участием определенных ферментов. [c.166]

Куль и сотр. [356] и Мартинек и сотр. [356а] исследовали катализируемое ферментами образование пептидной связи в двухфазных водноорганических системах. Преимущество такой методики состоит в том, что функционирующая как катализатор протеаза не повреждается органическим растворителем, что гарантирует более высокие выходы, кроме того, можно вернуть обратно биокатализатор после разделения фаз. Далее Кй-нек и сотр. [386] впервые провели успешные пептидные синтезы с иммобилизованным химотрипсином. Наряду с иммобилизованными ферментами можно также использовать ферменты, адсорбционно фиксированные на силикагеле, что было продемонстрировано на примере синтеза пептидов с помощью химотрипсина, фиксированного на силикагеле [443]. [c.169]

Ока и Морихара [352], а также Семенов и Мартинек [466] описали синтезы с применением растворимых протеаз, при этом продукты синтеза не выпадали в осадок. В качестве катализатора для синтезов пептидов применялась также термитаза (Кёнек, Якубке [443]), хотя из-за высокой эстераз-ной активности фермента выходы бывали не всегда удовлетворительны. [c.169]

Ферментативный пептидный синтез, т. е. синтез пептидов с помощыо ферментов. Хотя идея такого синтеза весьма привлекательна и многие ферменты способны катализировать образование пептидной связи (реакции, обратной протеолизу), существенных результатов пока этим методом получить не удалось. [c.128]

Ферментативный синтез пептидов и белков. Сложность и трудоемкость синтеза пептидов с помощью химических методов настоятельно побуждают искать принципиально иные подходы к синтезу пептидно-белковых веществ. Одним из таких подходов является синтез пептидов с использованием в качестве катализаторов ферментов. Еще в 1937 г. М. бергманн. Г. Френкель-Конрат и Дж. Фру-тон впервые сообщили о возможности обращения протеолитической реакции в сторону образования пептидной связи, однако лишь недавно были проведены пераые исследования по ферментативному синтезу пептидов. [c.149]

Разработанный в 1963 году Р Меррифилдом (Нобелевская премия 1984 г) метод твердофазного синтеза пептидов (ТФСП) позволил повысить эффективность, ускорить процесс пептидного синтеза, автоматизировать метод и создать автоматические синтезаторы, позволяющие по заданной программе наращивать полипептидную цепь со скоростью 6 аминокислот в сутки Методом ТФСП бьши синтезированы инсулин (П Катсоянис, 1964 г, Я Кунг, X Уан, 1963-1965 г), фермент рибонуклеаза (124 аминокислоты, Р Меррифилд, Б Гутте, 1969-1971 г), jo-липотропин (91 аминокислота, Ч Ли, Д Ямаширо, 1978 г) и др [c.878]

Вне всякого сомнения большим числом авторов фактически наблюдался процесс синтеза пептидов в присутствии нуклеиновой кислоты и ее ферментов, но никому не удалось связать химизм этого процесса только с нуклеиновой кислотой, ибо эти процессы протекают знзимати-чески, т. е. в круговороте каталитического процесса, с участием белкового катализатора, т. е. как продукта превращения вещества — процесса , при его созидающем взаимодействии с окружающей ср едой. [c.448]

Затем S-PHK приводит аминокислоту к рибосомам (фиг. 92). Здесь-то и происходит сам синтез пептидов при участии трансфе-разных ферментов. При этом молекулы s-PHK освобождаются и могут приступить к переносу новых аминокислот [13, 48—50]. Образующаяся полипептидная цепь затем выталкивается из рибосом, возможно, под влиянием ГТФ [51]. Таким образом, как предположили Хоглэнд и Крик, S-PHK действуют как адаптеры, располагая аминокислоты в правильной последовательности, заданной те-РНК для образования пептидов. [c.270]

При исполыовании реакций с соединениями, содержащими аминогруппы, к карбоксилсодержащим полимерам можно присоединять красители, фармацевтические препарат , ферменты и т. д. Путем присоединения гидроксиламина к полимерам, имеющим в своем составе кар-боксиангидридные группы, и последующего дегидратирования образовавшегося продукта 21 получают имид N-oк имaлeинoвoй кислоты (22), к которому можно присоединять аминокислоту и т. п. и использовать затем в качестве полимерного реагента при синтезе пептидов (см. разд. В. 3) [c.21]

Другим возможным способом классификации является систематизация по типам полимерных носителей реакционноспособных групп. Особую важность при этом приобретает вопрос активации полимеров. В предыдущем разделе были подробно рассмотрены методы введения различных реакционноспособных групп в полимерные структуры. Приведенные примеры можно обобщить в виде схем для наиболее распространенных полимеров. На рис. 2.3 приводятся данные по полимерным реакциям таких распространенных и стабильных материалов, как полиэтилен и полипропилен. Эти полимеры практически не участвуют ни в каких ионных реакциях, число вводимых в них активных групп обычно незначительно. Как правило, модифицированные структуры очень устойчивы и имеют гидрофобный характер. Однако даже такой чрезвычайно стабильный промышленный пластик, как полипропилен, может быть использован в качестве полимера-носителя в очень тонких реакциях (например, в фиксации ферментов). Модификацию полиэтилена и полипропилена можно осуществлять непосредственно в процессе переработки, поскольку многие технологические процессы (формование волокон, пленкообразование) проводятся из расплава, что создает богатые возможности для введения других активных мономеров, получения привитых и блок-сополимеров и т. д. Сшитый сополимер стирола и дивинилбензола может подвергаться различным химическим превращениям (рис. 2.4). Эти материалы будут подробнее рассмотрены в разд. В.З, посвященном полимерным реагентам. Введение групп типа ЗОзН придает полистиролу гидрофильность и позволяет получить растворимый полимер, однако, если такие группы вводятся в сшитый полимер, реакция протекает в очень неоднородных условиях и число присоединенных групп сильно зависит от размера частиц, их пористости, состояния поверхности и т. д. Очевидно, что в процессах ионообмена выгодно иметь возможно большее число таких групп. Для получения большей ионообменной емкости необходимо вводить группы —80 зН и —Ы КзХ почти в каждое фенильное ядро. При использовании полистирола в качестве носителя (при твердофазном синтезе пептидов, ферментативном катализе, катализе переходными металлами и т. д.) требуется, чтобы количество введенных групп превышало 10%. Химическая модификация полистирола (рис. 2.4) может быть осуществлена [c.44]

ЛОТЫ Ь-типа, т. е., как уже у а ывалось выше, характерные составные части белка. Фермент способен, например, ускорять синтез пептида только в том случае, когда альфа-карбоксильная группа, образующая пептидную связь, принадлежит Ь-тирозину или Ь-фенилаланнну. Если заменить одну из этих аминокислот любой другой, то, как показали проведенные опыты, фермент действовать не будет. Биохимики не знают другой группы биокатализаторов, которая по избирательности своего действия могла бы сравниться с протеолитическими ферментами. Таким образом, благодаря своей строгой специфичности эти ферменты вполне способны управлять (весьма точно и всегда одинаково) сложной последовательностью тех процессов синтеза пептидов, из которых складывается синтез белка. [c.76]

Химический синтез пептидов, начатый фундаментальными исследованиями Эмиля Фишера и Куртиуса, достиг значительного прогресса благодаря все возрастающей потребности в пептидах с определенным строением. Последние могут служить в качестве контрольных или модельных образцов при анализе продуктов неполного гидролиза белка, при изучении протеолитических ферментов и при выяснении тонкой структуры пептидных цепей в белках. Пептиды с определенным строением можно получать двумя путями. Во-первых, можно вести синтез относительно коротких пептидов, в которых определенное число аминокислотных остатков занимает вполне фиксированные положения, а затем конденсировать эти пептиды при помощи нескольких отдельных и строго контролируемых операций. Каждый промежуточный продукт реакции выделяют, очищают и идентифицируют. Во-вторых, можно получать длинные пептидные цепи, состоящие из п идентичных или различных остатков. Применяемый метод, называемый поликонденсацией, является, таким образом, аналогичным полимеризации. Его преимущество заключается в получении макромолекул за одну операцию, но структура их не всегда является вполне определенной. [c.186]

Сейджер с сотр. при изучении строения инсулина (см. стр. 162) предпочитали кислотное расщепление ферментативному, так как считали, что ферменты вызывают вторичный синтез пептидов и перегруппировки пептидных связей, что может привести к неверным результатам. Однако это мнение оказалось необоснованным. Ферменты используются очень интенсивно, и до сих пор не было замечено, что их действие сопровождается побочными реакциями, в то время как кислоты могут вызывать инверсию дипептидных последовательностей и в некоторых случаях такие побочные реакции, как деструкция триптофана и перегруппировки аспарагина [c.81]

Сложность этой проблемы иллюстрируется данными о том, как происходит сворачивание белка в живой клетке. Именно здесь видно, что реализации рассмотренных выше физических закономерностей сворачивания происходит способом, отличным от такового in vitro. В самом деле, в клетке микроокружение полипептидной цепи включает рибосомальные структуры, ферменты, белки шапероны и другие факторы, отсутствующие в растворе. Векторный характер синтеза пептида от N- к С-концу приводит к тому, что сворачивание начинается уже на рибосоме в процессе трансляции немедленно вслед за появлением последовательности аминокислот. Связь С-конца с рибосомой обеспечивает возможность формирования а-спиралей и влияет на скорость образования третичной структуры (Spirin А., 1986). Формирование нативной структуры белка в клетке происходит намного быстрее, чем ренатурация белков в растворе. Все это приводит к выводу о том, что сворачивание последовательности в живой клетке происходит не из состояния стохастического клубка, как при ренатурации в растворе, а осуществляется еще на рибосоме без выхода цепочки в окружающую рибосому среду, т. е. котрансляционным способом. [c.253]

Рассмотрим первую группу исследований. Добавки органических растворителей, смешивающихся с водой, позволяют в некоторых случаях решить проблему растворимости субстратов. Кроме того, в водно-органических смесях с высоким содержанием неводного компонента наблюдается некоторый сдвиг равновесия обратимых реакций гидролиза — синтеза в сторону синтеза это обусловлено главным образом не столько уменьшением концентрации воды в системе, сколько сдвигом равновесия за счет изменения рЛ ионогенных групп компонентов реакции. Наиболее сильно с увеличением содержания органического растворителя в смеси увеличиваются константы диссоциации кислот. Такое изменение приводит к сдвигу равновесия в сторону образования производного кислоты. Например, в реакции прямого ферментативного синтеза пептидов при переходе от воды к смеси, содержащей 85% 1,4-бутандиола, константа равновесия возрастает в 80 раз (М. Laskowski, Jr. et al, 1978). Следует отметить, однако, что активность и стабильность большинства ферментов в таких системах заметно падает, особенно при высоких концентрациях органического растворителя. Известны тем не менее примеры, когда, учитывая все эти факты, удается найти условия проведения ферментативного синтеза пептида с высокой скоростью и выходом до 97% (К. Nilson, К. Mosba h, 1984). [c.64]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология