ठोस चरण पेप्टाइड संश्लेषण (एसपीपीएस) के मूल सिद्धांत और कार्यप्रवाह

ठोस-चरण पेप्टाइड संश्लेषण (एसपीपीएस)एक ठोस समर्थन पर पेप्टाइड्स को संश्लेषित करने की एक विधि है। मुख्य एसपीपीएस रणनीतियों में शामिल हैंबोक विधिऔर यहएफएमओसी विधि. पेप्टाइड संश्लेषण अनुक्रमिक अमीनो एसिड जोड़ की एक दोहरावदार प्रक्रिया है और आम तौर पर से किया जाता हैसी-टर्मिनस (कार्बोक्सिल अंत)तकएन-टर्मिनस (अमीनो अंत). सबसे पहले, लक्ष्य पेप्टाइड के पहले अमीनो एसिड का कार्बोक्सिल समूह सहसंयोजक रूप से एक ठोस समर्थन (राल) से जुड़ा होता है। इस अमीनो एसिड के अमीनो समूह को शुरुआती बिंदु के रूप में उपयोग करते हुए, एन {{2 }}टर्मिनल सुरक्षा समूह को हटा दिया जाता है, और सक्रिय दूसरे अमीनो एसिड की अधिकता के साथ प्रतिक्रिया करके बढ़ती पेप्टाइड श्रृंखला लंबी हो जाती है। यह चक्र-युग्मन → धुलाई → डीप्रोटेक्शन → निराकरण और धुलाई → अगला युग्मनवांछित पेप्टाइड लंबाई प्राप्त होने तक इसे दोहराया जाता है। अंत में, पेप्टाइड श्रृंखला को राल से अलग किया जाता है और लक्ष्य पेप्टाइड प्राप्त करने के लिए शुद्ध किया जाता है। जब -अमीनो समूह को संरक्षित किया जाता हैबोक (tert-ब्यूटाइलॉक्सीकार्बोनिल), विधि को कहा जाता हैबोक{{0}आधारित ठोस-चरण पेप्टाइड संश्लेषण. जब -अमीनो समूह को संरक्षित किया जाता हैएफएमओसी (9-फ्लूरेनिलमिथाइलऑक्सीकार्बोनिल), इसे यह भी कहा जाता हैFmoc-आधारित ठोस-चरण पेप्टाइड संश्लेषण.

 

बीओसी-आधारित ठोस-चरण पेप्टाइड संश्लेषण (बीओसी विधि)

मेंबोक विधि, ट्राइफ्लूरोएसिटिक एसिड (टीएफए) द्वारा हटाने योग्य बीओसी समूहजबकि, -अमीनो समूहों की सुरक्षा के लिए उपयोग किया जाता हैबेंज़िल-प्रकार की सुरक्षा समूहसाइड चेन के लिए नियोजित हैं। संश्लेषण के दौरान, एक Boc{1}}संरक्षित अमीनो एसिड पहले सहसंयोजक रूप से राल से जुड़ा होता है। फिर बोक समूह को टीएफए के साथ हटा दिया जाता है, और परिणामी मुक्त अमीनो टर्मिनस को ट्राइथाइलमाइन के साथ बेअसर कर दिया जाता है। अगले अमीनो एसिड का उपयोग करके सक्रिय किया जाता हैडीसीसी (डाइसाइक्लोहेक्सिलकार्बोडिइमाइड)और पेप्टाइड श्रृंखला को विस्तारित करने के लिए युग्मित किया गया। असेंबली के पूरा होने के बाद, लक्ष्य पेप्टाइड को आमतौर पर एक मजबूत एसिड का उपयोग करके राल से अलग किया जाता हैनिर्जल हाइड्रोजन फ्लोराइड (एचएफ)याट्राइफ्लोरोमीथेनसल्फोनिक एसिड (टीएफएमएसए)बोक संश्लेषण विधि में, प्रत्येक युग्मन चरण से पहले सुरक्षात्मक समूहों को हटाने के लिए बार-बार एसिड उपचार की आवश्यकता होती है। इससे कई दुष्प्रभाव हो सकते हैं, जैसे राल से पेप्टाइड का समय से पहले टूटना और अम्लीय परिस्थितियों में अमीनो एसिड साइड चेन की अस्थिरता, जिसके परिणामस्वरूप अवांछित दुष्प्रभाव होते हैं।

 

Fmoc{0}}आधारित ठोस-चरण पेप्टाइड संश्लेषण (Fmoc विधि)

में1978, मेयेनहोफ़र और एथरटनका उपयोग करके एक पेप्टाइड संश्लेषण रणनीति विकसित कीएफएमओसी (9-फ्लूरेनिलमिथाइलऑक्सीकार्बोनिल)अमीनो सुरक्षा समूह के रूप में जाना जाता हैएफएमओसी विधि. इस दृष्टिकोण में, अमीनो समूह को संरक्षित किया जाता हैआधार-लैबाइल एफएमओसी, जबकि साइड चेन से सुरक्षित हैंएसिड -लैबाइल बोक-प्रकार की सुरक्षा करने वाले समूह.अमीनो सुरक्षा समूह के रूप में Fmoc का एक प्रमुख लाभ यह हैअम्लीय परिस्थितियों में स्थिरता; यह जैसे अभिकर्मकों के साथ उपचार से प्रभावित नहीं होता हैट्राइफ्लुओरोएसिटिक एसिड (टीएफए)और चयनात्मक रूप से उपयोग करके हटाया जा सकता हैहल्का आधार. साथ ही, बीओसी जैसे साइड चेन सुरक्षा समूह बुनियादी परिस्थितियों में स्थिर होते हैं और अम्लीय उपचार के तहत हटा दिए जाते हैं। अंत में, पेप्टाइड को मात्रात्मक रूप से राल से अलग किया जाता हैटीएफए/डाइक्लोरोमेथेन (डीसीएम), मजबूत एसिड के उपयोग से बचना और इस प्रकार नियमित पेप्टाइड संश्लेषण के साथ सुरक्षा और अनुकूलता में सुधार करना।

 

ठोस का विकास इतिहास-चरण पेप्टाइड संश्लेषण (एसपीपीएस)

1. बुनियादी चरण (20वीं सदी की शुरुआत से 1963 तक)

में1902, एमिल फिशरपेप्टाइड संश्लेषण का पता लगाने वाले पहले व्यक्ति थे, लेकिन तकनीकी सीमाओं के कारण प्रगति धीमी थी। प्रारंभिक संश्लेषण नियोजितबेंज़ोयल और एसिटाइल सुरक्षा समूह, जिन्हें हटाना कठिन था और अक्सर ऐसा होता थापेप्टाइड श्रृंखला दरार.

में1932, मैक्स बर्गमैनऔर सहकर्मियों ने परिचय दियाबेंज़िलॉक्सीकार्बोनिल (जेड) समूहएक -अमीनो सुरक्षा समूह के रूप में। इस समूह को इसके अंतर्गत हटाया जा सकता हैउत्प्रेरक हाइड्रोजनीकरण या अम्लीय स्थितियाँ, पेप्टाइड संश्लेषण के लिए एक अधिक विश्वसनीय उपकरण प्रदान करना और 1960 के दशक में ठोस चरण पेप्टाइड संश्लेषण के विकास की नींव रखना।

दौरान1950s, वैज्ञानिकों ने सफलतापूर्वक विभिन्न प्रकार का संश्लेषण कियाजैविक रूप से सक्रिय पेप्टाइड्स, जैसे किऑक्सीटोसिन और इंसुलिन. इन उपलब्धियों ने पेप्टाइड रसायन विज्ञान को और आगे बढ़ाया और ठोस चरण पेप्टाइड संश्लेषण के उद्भव के लिए आधार तैयार किया।

 

2. पायनियरिंग स्टेज (1963)

में1963, रॉबर्ट बी. मेरिफ़ील्डका प्रस्ताव रखाठोस-चरण पेप्टाइड संश्लेषण (एसपीपीएस) विधि, जिसमेंसी-टर्मिनल अमीनो एसिडएक राल समर्थन से जुड़ा हुआ है, और पेप्टाइड श्रृंखला बार-बार चक्रों के माध्यम से लंबी हो जाती हैडिप्रोटेक्शन और युग्मन. इस दृष्टिकोण ने पेप्टाइड संश्लेषण प्रक्रिया को बहुत सरल बना दिया और बन गयापसंदीदा विधिपेप्टाइड संयोजन के लिए.

मेरिफ़ील्ड का उपयोग किया गयाबोक (tert-ब्यूटाइलॉक्सीकार्बोनिल)-अमीनो समूह की सुरक्षा के लिए। 1960 के दशक के अंत तक, उन्होंने इसे भी विकसित कियापहला पूर्णतः स्वचालित पेप्टाइड सिंथेसाइज़रऔर सफलतापूर्वक संश्लेषित किया गयाजैविक प्रोटीनजैसे किराइबोन्यूक्लिज़ (124 अमीनो एसिड). इन अभूतपूर्व उपलब्धियों के लिए, मेरिफ़ील्ड को सम्मानित किया गया1984 में रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार.

 

3.तकनीकी नवाचार चरण (1972)

में1972, लू कार्पिनोका विकास किया9-फ्लोरेनिलमिथाइलऑक्सीकार्बोनिल (Fmoc) सुरक्षा समूह, जो हो सकता हैबुनियादी शर्तों के तहत धीरे से हटा दिया गया, प्रतिकूल प्रतिक्रियाओं को कम करना। इसने इसे विशेष रूप से उपयुक्त बना दियाजटिल पेप्टाइड्सऔरस्वचालित संश्लेषण.

एफएमओसी विधिधीरे-धीरे मुख्यधारा की रणनीति के रूप में बोक पद्धति को प्रतिस्थापित कर दिया गया। दोनों पर आधारित स्वचालित पेप्टाइड सिंथेसाइज़रFmoc और Boc रसायन विज्ञानबाद में इन्हें संचालित करते हुए विकसित किया गयापेप्टाइड संश्लेषण का स्वचालनऔर दक्षता और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्यता में काफी सुधार हुआ।

 

4.परिपक्वता और विस्तार चरण (1990 से वर्तमान तक)

राल और अभिकर्मक अनुकूलन:का विकासउच्च {{0}लोडिंग, हाइड्रोफिलिक पीईजी{{1}संशोधित रेजिनऔर कुशल युग्मन अभिकर्मक जैसेएचबीटीयूऔरहातुठोस चरण पेप्टाइड संश्लेषण (एसपीपीएस) की दक्षता और उपज में उल्लेखनीय सुधार हुआ है।

तकनीकी एकीकरण:नये दृष्टिकोण जैसेमाइक्रोवेव -सहायक संश्लेषणऔरप्रवाह रसायन शास्त्रप्रतिक्रिया समय कम कर दिया है और पैदावार में और वृद्धि की है।

 

एसपीपीएस के मूल सिद्धांत और कार्यप्रवाह:
ठोस -चरण पेप्टाइड संश्लेषण का मूल सिद्धांत हैएक ठोस समर्थन पर पेप्टाइड श्रृंखला का चरणबद्ध निर्माण, का उपयोग करनासमूह रणनीतियों की रक्षा करनाऔरसंघनन (युग्मन) प्रतिक्रियाएँहासिल करनाकुशल और नियंत्रणीय पेप्टाइड असेंबली.

1.ठोस में ठोस समर्थन (राल) की भूमिका-चरण पेप्टाइड संश्लेषण (एसपीपीएस)

A अघुलनशील बहुलक राल-जैसेपॉलीस्टाइरीन{{0}डिवाइनिलबेन्जीन क्रॉस{{1}लिंक्ड रेज़िन, वैंग रेज़िन, या रिंक एमाइड रेज़िन- को SPPS में ठोस समर्थन के रूप में चुना गया है। राल की सतह में शामिल हैकार्यात्मक समूह(जैसे, हाइड्रॉक्सिल या अमीनो समूह) जो बन सकते हैंपेप्टाइड श्रृंखला के एक छोर के साथ सहसंयोजक बंधन, आमतौर परसी-टर्मिनस, पेप्टाइड को ठोस समर्थन से जोड़ना। यह सहसंयोजक लगाव सुनिश्चित करता है कि पेप्टाइड बढ़ रहा हैपूरे संश्लेषण के दौरान राल से बंधा रहता है, जो बहुतबाद के प्रतिक्रिया चरणों, धुलाई और शुद्धिकरण की सुविधा प्रदान करता है

 

2. ठोस चरण पेप्टाइड संश्लेषण (एसपीपीएस) में समूह रणनीति की रक्षा करना

पेप्टाइड संश्लेषण के दौरान,-अमीनो समूह, कार्बोक्सिल समूह, और प्रतिक्रियाशील पक्ष{{1}श्रृंखला कार्यात्मक समूहअमीनो एसिड (जैसे थियोल, कार्बोक्सिल और अमीनो समूह) का खतरा होता हैपक्ष प्रतिक्रियाएं. इन अवांछित प्रतिक्रियाओं को रोकने के लिए,समूहों की रक्षा करनाउपयोग किया जाता है। सामान्य सुरक्षा समूहों में शामिल हैं:-अमीनो सुरक्षा समूह:

बोक (tert-ब्यूटाइलॉक्सीकार्बोनिल):एसिड -लेबल, आसानी से हटाया जा सकता हैअम्लीय स्थितियाँ.

एफएमओसी (9-फ्लूरेनिलमिथाइलऑक्सीकार्बोनिल):अम्लीय परिस्थितियों में स्थिर, के तहत हटाया जा सकता हैबुनियादी शर्तें(उदाहरण के लिए, पाइपरिडीन/डीएमएफ समाधान)।पक्ष -श्रृंखला की सुरक्षा करने वाले समूह:अमीनो एसिड साइड चेन के रासायनिक गुणों के अनुसार चयनित ओमन समूहों में शामिल हैंबेंजाइल (बीएन), टर्ट-ब्यूटाइल (टीबीयू), ट्राइटाइल (टीआरटी), आदि ये समूह हैंसंश्लेषण के अंत में हटा दिया गया, आमतौर पर राल से पेप्टाइड दरार के दौरान, का उपयोग करते हुएअम्ल या अन्य विशिष्ट स्थितियाँ.

 

3.सी-टर्मिनस से एन-एसपीपीएस में टर्मिनस सिंथेसिस

मेंठोस-चरण पेप्टाइड संश्लेषण (एसपीपीएस), पेप्टाइड असेंबली आमतौर पर शुरू होती हैसी-टर्मिनस (कार्बोक्सिल अंत)और चरणबद्ध तरीके से आगे बढ़ता हैएन-टर्मिनस (अमीनो अंत). ऐसा इसलिए है क्योंकिC-टर्मिनल अमीनो एसिड पहले ठोस समर्थन से जुड़ा होता है, और बाद के अमीनो एसिड युग्मित होते हैंपेप्टाइड श्रृंखला का मुक्त अमीनो समूह पहले से ही राल से बंधा हुआ है, धीरे-धीरे पेप्टाइड श्रृंखला को लंबा कर रहा है।

 

4.ठोस में युग्मन प्रतिक्रिया-चरण पेप्टाइड संश्लेषण (एसपीपीएस)

संरक्षित अमीनो एसिड की जरूरत हैसक्रियताकि उनकाकार्बोक्सिल समूह प्रतिक्रियाशील हो जाते हैं, उन्हें एक बनाने की अनुमति देता हैपेप्टाइड बंधनरेजिन के अमीनो समूह के साथ {{0}बाउंड पेप्टाइड। सामान्यसक्रिय अभिकर्मकोंशामिल करनाकार्बोडिइमाइड्स(उदाहरण के लिए, डीसीसी, डीआईसी),HOBt, हातु, औरपीईबीओपी. एक बार सक्रिय होने पर, कार्बोक्सिल समूह मुक्त अमीनो समूह के साथ प्रतिक्रिया करता हैसंघनन प्रतिक्रिया, गठन एकबंधन के बीचऔर इस प्रकार नए अमीनो एसिड को बढ़ती पेप्टाइड श्रृंखला से जोड़ दिया जाता है।

 

5.ठोस में दोहराव (चक्रीय) संचालन-चरण पेप्टाइड संश्लेषण (एसपीपीएस)

प्रक्रिया शामिल हैसंरक्षण के चक्र को दोहराना → युग्मन → धुलाई, जोड़नाप्रति चक्र एक अमीनो एसिडपेप्टाइड श्रृंखला को धीरे-धीरे बढ़ाना। प्रत्येक के बादयुग्मन प्रतिक्रिया, राल हैधोया(उदाहरण के लिए, डीएमएफ या डीसीएम जैसे सॉल्वैंट्स के साथ) अप्रयुक्त अभिकर्मकों, उत्पादों और अतिरिक्त अमीनो एसिड को हटाने के लिए।फिर नए जोड़े गए अवशेषों के अमीनो समूह को असंरक्षित कर दिया जाता है, अगली युग्मन प्रतिक्रिया की तैयारी के लिए एक मुक्त अमीन को उजागर करना। यह चक्र तब तक दोहराया जाता है जब तक वांछित पेप्टाइड अनुक्रम पूरी तरह से इकट्ठा नहीं हो जाता।

 

6.ठोस में दरार-चरण पेप्टाइड संश्लेषण (एसपीपीएस)

एक बार जब पेप्टाइड श्रृंखला वांछित लंबाई तक पहुंच जाती है, तो यह होती हैठोस समर्थन से अलग हो गयाएक उपयुक्त अभिकर्मक का उपयोग करते हुए, एक साथसभी सुरक्षा समूहों को हटाना. आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला दरार अभिकर्मक हैट्राइफ्लुओरोएसिटिक एसिड (टीएफए), जो न केवलपेप्टाइड और राल के बीच के बंधन को तोड़ देता हैलेकिनसुरक्षा समूहों को हटा देता हैजैसे Fmoc और Boc, पेप्टाइड को पुनर्स्थापित करते हैंमूल राज्य. एक बार जब पेप्टाइड श्रृंखला वांछित लंबाई तक पहुंच जाती है, तो यह होती हैठोस समर्थन से अलग हो गयाएक उपयुक्त अभिकर्मक का उपयोग करते हुए, एक साथसभी सुरक्षा समूहों को हटाना. आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला दरार अभिकर्मक हैट्राइफ्लुओरोएसिटिक एसिड (टीएफए), जो न केवलपेप्टाइड और राल के बीच के बंधन को तोड़ देता हैलेकिनसुरक्षा समूहों को हटा देता हैजैसे Fmoc और Boc, पेप्टाइड को पुनर्स्थापित करते हैंमूल राज्य.

इन चरणों के माध्यम से,ठोस-चरण पेप्टाइड संश्लेषण (एसपीपीएस)को सक्षम बनाता हैएक ठोस समर्थन पर पेप्टाइड श्रृंखलाओं का कुशल और नियंत्रित संयोजन, पारंपरिक समाधान चरण संश्लेषण में आवश्यक जटिल मध्यवर्ती शुद्धिकरण चरणों से बचना और महत्वपूर्ण रूप सेसंश्लेषण दक्षता और उपज में सुधार.

इन चरणों के माध्यम से,ठोस-चरण पेप्टाइड संश्लेषण (एसपीपीएस)को सक्षम बनाता हैएक ठोस समर्थन पर पेप्टाइड श्रृंखलाओं का कुशल और नियंत्रित संयोजन, पारंपरिक समाधान चरण संश्लेषण में आवश्यक जटिल मध्यवर्ती शुद्धिकरण चरणों से बचना और महत्वपूर्ण रूप सेसंश्लेषण दक्षता और उपज में सुधार.