zum Directory-modus

Evolutive Methoden

Die Merrifield-Festphasen-Peptidsynthese

Peptidbibliotheken haben ihren Ursprung in der 1963 von R. B. Merrifield entwickelten Festphasen-Peptidsynthese. Die davor praktizierte Peptidsynthese in Lösung war sehr ineffizient und die Reinigung stellte eine großes Problem dar.

Als Trägermaterial für die Festphasen-Peptidsynthese dient seit Merrifield vor allem Polystyrol, das durch die Zugabe von 1 % Divinylbenzol quervernetzt wird. Dadurch werden die wichtigsten Eigenschaften des Trägermaterials – gutes Quellverhalten und hohe mechanische Stabilität - gewährleistet. Als Lösungsmittel werden hauptsächlich N,N-Dimethylformamid und Dichlormethan verwendet. Außer Polystyrol gibt es noch eine Reihe weiterer Trägermaterialien, die im Rahmen der Festphasen-Synthese zum Einsatz kommen.

Die Trägermaterialien werden zur Synthese der gewünschten Produkte mit geeigneten Ankergruppierungen versehen. Diese müssen stabil genug sein, um die Produkte während der Synthese nicht zu verlieren und labil genug, damit sich die Produkte am Ende der Synthese vom Trägermaterial abspalten lassen. Außerdem ist es notwendig, dass die Ankergruppierungen die Freisetzung der Produkte in ihrer gewünschten Form gewährleisten.

Die Festphasen-Peptidsynthese erfolgt normalerweise vom C- zum N-Terminus. Zuerst wird an das Trägermaterial über eine reversibel spaltbare Ankergruppierung die Carboxy-Gruppe der C-terminalen Aminosäure des gewünschten Peptids gebunden. Die α-Amino-Gruppe der Aminosäure und funktionelle Gruppen der Seitenkette müssen reversibel geschützt sein.

Durch folgenden Zyklus wird die Peptidkette dann um eine Aminosäure verlängert: Abspaltung der N-terminalen Schutzgruppe, Abtrennung überschüssiger Reagenzien und nicht trägergebundener Nebenprodukte, Anknüpfung der nächsten Aminosäure (Kupplung), Abtrennung überschüssiger Reagenzien und nicht trägergebundener Nebenprodukte.

Abb.1
Polypetidsynthese-Animation

Dieser Zyklus wird so oft durchlaufen, bis das Peptid vollständig aufgebaut ist. Dann kann das Peptid vom Träger gelöst und von den Seitenkettenschutzgruppen befreit werden, indem die Ankergruppierung gespalten wird. Die reaktionsträge Carboxy-Gruppe muss aktiviert werden, um die Effizienz der Reaktion der Carboxy-Gruppe der zu kuppelnden Aminosäure mit der α-Amino-Gruppe der mit dem Träger verbundenen Aminosäure zu erhöhen. Diese Aktivierung erfolgt durch die Einführung einer Gruppe X, die elektronenanziehend wirkt und als gute Abgangsgruppe fungiert. Außer der Aktivierung der Carboxy-Gruppe gibt es noch weitere Aktivierungsmethoden für die Festphasen-Peptidsynthese, wie z.B. Carbodiimid-Verfahren und verbesserte Kupplungsreagenzien. Mit Hilfe der optimierten Aktivierungsmethoden können mit geringen Aminosäureüberschüssen nahezu quantitative Kupplungsausbeuten erreicht werden, was den Aufwand für die Reinigung und Charakterisierung der Produkte und damit auch die Kosten reduziert.

Seite 11 von 17