Prinsip Dasar Dan Alur Kerja Sintesis Peptida Padat-Fase (SPPS)

Sintesis peptida fase-padat (SPPS)adalah metode untuk mensintesis peptida pada penyangga padat. Strategi utama SPPS meliputimetode Dewan Komisarisdan itumetode FMOC. Sintesis peptida adalah proses penambahan asam amino berurutan yang berulang dan umumnya dilakukan dariC-ujung (ujung karboksil)keN-ujung (ujung amino). Pertama, gugus karboksil dari asam amino pertama dari peptida target terikat secara kovalen pada bahan pendukung padat (resin). Dengan menggunakan gugus amino dari asam amino ini sebagai titik awal, gugus pelindung terminal N-dihilangkan, dan rantai peptida yang sedang tumbuh memanjang melalui reaksi dengan kelebihan asam amino kedua yang diaktifkan. Siklus ini-kopling → pencucian → deproteksi → netralisasi dan pencucian → kopling berikutnya-diulangi hingga panjang peptida yang diinginkan tercapai. Terakhir, rantai peptida dibelah dari resin dan dimurnikan untuk mendapatkan peptida target. Ketika -gugus amino dilindungi denganDewan Komisaris (tert-butiloksikarbonil), metode ini disebut sebagaiSintesis peptida fase-padat berbasis Boc. Ketika -gugus amino dilindungi denganFmoc (9-fluorenilmetiloksikarbonil), itu dikenal sebagaiSintesis peptida fase-padat-berbasis Fmoc.

 

Sintesis Peptida Fase Padat-Berbasis Boc (Metode Boc)

Dimetode Dewan Komisaris, Gugus Dewan Komisaris dilepas dengan asam trifluoroasetat (TFA)digunakan untuk melindungi -gugus amino, sementarabenzil-grup pelindung tipedigunakan untuk rantai samping. Selama sintesis, asam amino -yang dilindungi Boc-pertama-tama dihubungkan secara kovalen dengan resin. Gugus Boc kemudian dihilangkan dengan TFA, dan ujung amino bebas yang dihasilkan dinetralkan dengan trietilamina. Asam amino berikutnya diaktifkan menggunakanDCC (disikloheksilkarbodiimida)dan digabungkan untuk memperpanjang rantai peptida. Setelah perakitan selesai, peptida target dibelah dari resin menggunakan asam kuat, biasanyahidrogen fluorida anhidrat (HF)atauasam trifluorometanasulfonat (TFMSA).Dalam metode sintesis Boc, perlakuan asam berulang diperlukan untuk menghilangkan gugus pelindung sebelum setiap langkah penggandengan. Hal ini dapat menyebabkan beberapa reaksi samping, seperti pembelahan dini peptida dari resin dan ketidakstabilan rantai samping asam amino dalam kondisi asam, yang mengakibatkan reaksi samping yang tidak diinginkan.

 

Sintesis Peptida Fase Padat-berbasis Fmoc (Metode Fmoc)

Di dalam1978, Meienhofer dan Athertonmengembangkan strategi sintesis peptida menggunakanFmoc (9-fluorenilmetiloksikarbonil)sebagai -gugus pelindung amino, yang dikenal sebagaimetode FMOC. Dalam pendekatan ini, -gugus amino dilindungi dengandasar-Fmoc yang labil, sedangkan rantai samping dilindungi dengankelompok pelindung tipe-Boc yang labil-asam.Keuntungan utama Fmoc sebagai gugus pelindung-amino adalah kemampuannyastabilitas dalam kondisi asam; itu tidak terpengaruh oleh pengobatan dengan reagen sepertiasam trifluoroasetat (TFA)dan dapat dihapus secara selektif menggunakandasar yang ringan. Pada saat yang sama, gugus pelindung rantai samping seperti Boc stabil dalam kondisi basa dan dihilangkan dalam perlakuan asam. Terakhir, peptida dipecah secara kuantitatif dari resin menggunakanTFA/diklorometana (DCM), menghindari penggunaan asam kuat dan dengan demikian meningkatkan keamanan dan kompatibilitas dengan sintesis peptida rutin.

 

Sejarah Perkembangan Sintesis Peptida-Fase Padat (SPPS)

1.Tahap Fondasi (Awal Abad ke-20 hingga 1963)

Di dalam1902, Emil Fischeradalah orang pertama yang mengeksplorasi sintesis peptida, tetapi kemajuannya lambat karena keterbatasan teknis. Sintesis awal digunakangugus pelindung benzoil dan asetil, yang sulit dihilangkan dan sering kali menyebabkanpembelahan rantai peptida.

Di dalam1932, Max Bergmanndan rekan-pekerja memperkenalkangugus benziloksikarbonil (Z).sebagai -gugus pelindung amino. Grup ini dapat dihapus di bawahhidrogenasi katalitik atau kondisi asam, menyediakan alat yang lebih andal untuk sintesis peptida dan meletakkan dasar bagi pengembangan sintesis peptida fase{0}}padat pada tahun 1960an.

Selama1950s, para ilmuwan berhasil mensintesis beragampeptida yang aktif secara biologis, sepertioksitosin dan insulin. Pencapaian ini semakin memajukan kimia peptida dan menjadi landasan bagi munculnya sintesis peptida fase-padat.

 

2. Tahap Perintis (1963)

Di dalam1963, Robert B. Merrifieldmengusulkanmetode sintesis peptida fase padat (SPPS)., di manaC-asam amino terminalditambatkan ke penyangga resin, dan rantai peptida memanjang melalui siklus berulangdeproteksi dan kopling. Pendekatan ini sangat menyederhanakan proses sintesis peptida dan menjadimetode yang disukaiuntuk perakitan peptida.

Merrifield digunakanDewan Komisaris (tert-butiloksikarbonil)untuk melindungi -gugus amino. Pada akhir tahun 1960an, ia juga mengembangkanpenyintesis peptida otomatis pertama yang sepenuhnya otomatisdan berhasil disintesisprotein biologissepertiribonuklease (124 asam amino). Atas pencapaian luar biasa ini, Merrifield dianugerahi penghargaanHadiah Nobel Kimia pada tahun 1984.

 

3.Tahap Inovasi Teknologi (1972)

Di dalam1972, Lou CarpinomengembangkanGugus pelindung 9-fluorenylmethyloxycarbonyl (Fmoc)., yang bisa jadidihilangkan dengan hati-hati dalam kondisi dasar, mengurangi reaksi samping. Hal ini membuatnya sangat cocok untukpeptida kompleksDansintesis otomatis.

Itumetode FMOCsecara bertahap menggantikan metode Dewan Komisaris sebagai strategi utama. Sintesis peptida otomatis berdasarkan keduanyaKimia Fmoc dan Dewan Komisariskemudian dikembangkan, mendorongotomatisasi sintesis peptidadan sangat meningkatkan efisiensi dan reproduktifitas.

 

4.Tahap Kedewasaan dan Ekspansi (1990an hingga Sekarang)

Optimasi Resin dan Reagen:Pengembanganresin termodifikasi-pemuatan tinggi, PEG hidrofilik-dan reagen kopling yang efisien sepertiHBTUDanHATUtelah meningkatkan efisiensi dan hasil sintesis peptida fase padat (SPPS) secara signifikan.

Integrasi Teknologi:Pendekatan baru sepertigelombang mikro-sintesis yang dibantuDanaliran kimiatelah mempersingkat waktu reaksi dan semakin meningkatkan hasil.

 

Prinsip Dasar dan Alur Kerja SPPS:
Prinsip inti sintesis peptida fase{0}}padat adalahkonstruksi bertahap rantai peptida pada penyangga padat, menggunakanmelindungi strategi kelompokDanreaksi kondensasi (kopling).untuk mencapaiperakitan peptida yang efisien dan terkendali.

1.Peran Pendukung Padat (Resin) dalam Sintesis Peptida Fase-Padat (SPPS)

A resin polimer yang tidak larut-sepertipolistirena-divinylbenzene cross-resin terkait, resin Wang, atau resin Rink amide-dipilih sebagai pendukung solid di SPPS. Permukaan resin mengandungkelompok fungsional(misalnya, gugus hidroksil atau amino) yang dapat terbentukikatan kovalen dengan salah satu ujung rantai peptida, biasanyaC-terminal, menambatkan peptida ke penyangga padat. Keterikatan kovalen ini memastikan peptida tumbuhtetap terikat pada resin selama sintesis, yang sangatmemfasilitasi langkah reaksi selanjutnya, pencucian, dan pemurnian

 

2.Melindungi Strategi Kelompok dalam Sintesis Peptida-Fase Padat (SPPS)

Selama sintesis peptida,-gugus amino, gugus karboksil, dan gugus fungsi-rantai samping reaktifasam amino (seperti tiol, karboksil, dan gugus amino) rentan terhadapreaksi samping. Untuk mencegah reaksi yang tidak diinginkan ini,melindungi kelompokdigunakan. Kelompok pelindung yang umum meliputi:-Kelompok Pelindung Amino:

Dewan Komisaris (tert-butiloksikarbonil):Asam-labil, mudah dihilangkan di bawahkondisi asam.

Fmoc (9-fluorenilmetiloksikarbonil):Stabil dalam kondisi asam, dapat dihilangkan dalam kondisi asamkondisi dasar(misalnya, larutan piperidin/DMF).Sisi-Grup Pelindung Rantai:Dipilih berdasarkan sifat kimia rantai samping asam amino. Kelompok umum meliputibenzil (Bn), tert-butil (tBu), tritil (Trt), dll. Kelompok-kelompok ini adalahdihilangkan pada akhir sintesis, biasanya selama pembelahan peptida dari resin, menggunakanasam atau kondisi spesifik lainnya.

 

3.C-Sintesis Terminal ke N-Terminus di SPPS

Di dalamsintesis peptida fase-padat (SPPS), perakitan peptida biasanya dimulai diC-ujung (ujung karboksil)dan berjalan bertahap menujuN-ujung (ujung amino). Hal ini karenaAsam amino terminal C-pertama-tama dilekatkan pada penyangga padat, dan asam amino berikutnya digabungkan kegugus amino bebas dari rantai peptida yang sudah terikat pada resin, secara bertahap memanjangkan rantai peptida.

 

4.Reaksi Kopling dalam Sintesis Peptida Fase-Padat (SPPS)

Asam amino yang dilindungi perludiaktifkansehingga merekagugus karboksil menjadi reaktif, memungkinkan mereka untuk membentuk aikatan peptidadengan gugus amino peptida yang terikat resin-. Umummengaktifkan reagentermasukkarbodiimida(misalnya, DCC, DIC),HOBt, HATU, DanPyBOP. Setelah diaktifkan, gugus karboksil bereaksi dengan gugus amino bebas di areaksi kondensasi, membentuk sebuahikatan Amidadan dengan demikian menempelkan asam amino baru ke rantai peptida yang sedang tumbuh.

 

5.Operasi Berulang (Siklik) dalam Sintesis Peptida Fase-Padat (SPPS)

Prosesnya melibatkanmengulangi siklus deproteksi → kopling → pencucian, menambahkansatu asam amino per siklusuntuk memanjangkan rantai peptida secara bertahap. Setelah masing-masingreaksi kopling, resinnya adalahdicuci(misalnya, dengan pelarut seperti DMF atau DCM) untuk menghilangkan reagen yang tidak bereaksi,-produk sampingan, dan kelebihan asam amino. Itu-gugus amino dari residu yang baru ditambahkan kemudian dideproteksi, memaparkan amina bebas untuk mempersiapkan reaksi penggandengan berikutnya. Siklus ini diulang sampai urutan peptida yang diinginkan telah tersusun sepenuhnya.

 

6.Pembelahan dalam Sintesis Peptida-Fase Padat (SPPS)

Setelah rantai peptida mencapai panjang yang diinginkan, maka itulah yang terjadidibelah dari dukungan yang kokohmenggunakan reagen yang sesuai, sekaligusmenghapus semua kelompok pelindung. Reagen pembelahan yang umum digunakan adalahasam trifluoroasetat (TFA), yang tidak hanyamemutuskan ikatan antara peptida dan resintapi jugamenghilangkan kelompok pelindungseperti Fmoc dan Boc, mengembalikan peptida ke kondisi semulanegara asal. Setelah rantai peptida mencapai panjang yang diinginkan, maka itulah yang terjadidibelah dari dukungan yang kokohmenggunakan reagen yang sesuai, sekaligusmenghapus semua kelompok pelindung. Reagen pembelahan yang umum digunakan adalahasam trifluoroasetat (TFA), yang tidak hanyamemutuskan ikatan antara peptida dan resintapi jugamenghilangkan kelompok pelindungseperti Fmoc dan Boc, mengembalikan peptida ke kondisi semulanegara asal.

Melalui langkah-langkah ini,sintesis peptida fase-padat (SPPS)memungkinkanperakitan rantai peptida yang efisien dan terkendali pada dukungan yang kokoh, menghindari langkah-langkah pemurnian antara yang rumit yang diperlukan dalam sintesis fase-larutan tradisional dan secara signifikanmeningkatkan efisiensi sintesis dan hasil.

Melalui langkah-langkah ini,sintesis peptida fase-padat (SPPS)memungkinkanperakitan rantai peptida yang efisien dan terkendali pada dukungan yang kokoh, menghindari langkah-langkah pemurnian antara yang rumit yang diperlukan dalam sintesis fase-larutan tradisional dan secara signifikanmeningkatkan efisiensi sintesis dan hasil.