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长肽合成及难溶多肽合成技术

2021.2.23

1. 长肽合成技术:
在现代生物学研究中,经常会用到序列比较长的多肽,对于序列中含有60个以上氨基酸的多肽,通常会采用基因表达及SDS-PAGE法来获得,但是这种方法周期长,最终产物分离效果差等,使固相法长肽合成技术成为一种需要。肽谷生物经过长期的摸索与积累,对合成工艺及方法不断优化,解决了长肽合成难,纯化难的问题,我们长肽合成成功率高,质量稳定。

1. 长肽合成面临的困难及解决办法

长肽合成中,我们一直面临一个矛盾,即合成中随着序列的增长,缩合反应空间位阻增大,为了反应完全,需要增加反应时间;但是随着反应时间的延长,其产生的副反应就越多, 一些缺残基的目标肽就随之产生。这些缺残基的肽链也是长肽合成过程中所产生的主要杂质。 因此,长肽的合成过程中,我们需要克服的主要困难是探索更优质的反应条件和反应方法,从而使氨基酸缩合反应进行的更充分更彻底。同时缩短反应时间,因为反应时间越长,不可控的副反应相对的就越多,副产物就越复杂。

为此,肽谷生物经过多年的摸索与积累,总结出以下经验:
(1) 对于反应时间实行精准灵活的把控:我们在多肽合成多年的经验积累,使得我们对于多肽反应时间能够精准把控,在反应完全-减少副产物上能够找到平衡点;
(2) 采用微波合成法:对于合成过程中出现的一些难以缩合的氨基酸,我们采用微波法进行合成,该方法效果显著,并且大大缩短了反应时间,同时减少了两种主要副产物的产生。
(3) 采用片段合成法:当某些多肽用常规合成方法合成困难,并且难以纯化时,我们也会采用将多肽中某一段的某几个氨基酸缩合之后作为一个整体缩合到肽链上去,这种方法也能够解决许多合成中存在的问题。
(4) 采用酰肼合成法:酰肼法合成多肽的方法是固相合成的N末端Cys多肽和C末端多肽酰肼之间的化学选择性反应形成酰胺键而实现多肽连接的方法。该方法根据肽链中Cys的位置,将整条肽链分成多条序列分别合成,最终经过液相合缩反应得到目标肽, 该方法不仅大大缩短了长肽合成时间,而且显著地提高了最终产物纯度,因此广泛适用于含有Cys的长链多肽的合成。

长肽纯化
长肽的特殊性不可避免的导致最后得到的粗品肽组分复杂,因此,对于长肽的HPLC纯化也是一项挑战;我们通过在amyloid系列多肽纯化过程中,吸取大量经验并成功用于长肽纯化,我们通过采用先进仪器,多纯化体系混用,反复分离等经验手段,极大提升了我们长肽纯化成功率。

2. 难溶多肽合成技术
在我们多肽生产纯化过程中,经常会遇到难溶的序列,这导致了众多多肽公司多肽成产过程中收率低,难纯化,成品纯度不合格甚至多肽生产失败等后果,这种难溶性与多肽自身的氨基酸组成及序列有密切关系,我们在多肽领域内长期深入的研究,让我们积累了大量的宝贵经验,保证我对于难溶肽的溶解纯化保持很高的成功率和产品质量。

我们对于难溶肽的溶解总结出以下几点:
(1) 通常整体显酸性的多肽溶解困难时可以加入适量的碱性溶液,而显碱性的多肽溶解困难时可以加入适量的酸性溶液;。
(2) 序列中含有大量疏水性氨基酸或中性氨基酸时,难于直接溶于水,通常需要先加入少量有机溶剂,溶解完全后用蒸馏水大量稀释,常用的有机溶剂有乙腈,DMSO,DMF,丙醇,异丙醇等;
(3) 当肽链中含有Met或者Cys时,不能用DMSO溶解,因为DMSO有氧化性,这很可能会导致肽链中含有的S被氧化;
(4) 专肽专柱:我们在开发Amyloid系列产品的过程中,发现用DMOS溶解的产品纯化后使用的纯化柱基本就不能用于其他产品的纯化,为了保证Amyloid产品的稳定,我们对于Amyloid等类似产品都配用了专门的纯化柱。

在不影响您实验需求的情况下,也可以针对肽链的物理性质,化学性质和分子结构,对多肽进行修饰改变,增加其溶解性,以下是我们的建议:
(1) 修饰肽链中C端和N端:对于酸性肽,我们推荐C端乙酰化修饰;对于碱性肽,我们推荐N端氨基化修饰;
(2) 修改肽链中的氨基酸序列:某些序列存在大量的连续的疏水性氨基酸,例如W, F, V,I, L, M, Y ,这些疏水氨基酸在序列中大量或者连续重复出现时,整条肽链通常是难溶的,为了增强肽的极性和亲水性,我们建议客户在不影响实验结果的基础上,延长序列,或者通过减少疏水性氨基酸的个数来增加溶解性。
(3) 替换序列中疏水性氨基酸的残基:在不影响实验结果的基础上,用可溶性的氨基酸替代序列中的疏水性氨基酸可以达到增加溶解度的效果。我们通常用Gly, Ala来替换疏水性氨基酸,一般都会取得比较好的溶解效果,这也是一种保守但有效的增强多肽溶解度的方法。


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