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生命活動與蛋白質的動態變化密切相關, 很多情況下某些蛋白質是通過各種翻譯后修飾來完成或改變其功能。在數量眾多的蛋白質翻譯后修飾中,蛋白質磷酸化修飾無疑是zui重要的一類,它是指通過蛋白激酶(Protein kinase,PK)介導的酶促反應把磷酸基團從一個化合物轉移到另一個化合物上的過程[1](Figure 1所示),是生物體內存在的一種普遍的調節方式。現今發現的所有人類蛋白質中超過30%可被磷酸化修飾,這一修飾在細胞信號的傳遞過程中占有極其重要的地位,與生命活動的許多過程都密切相關,對此的研究已經成為蛋白質科學的熱點之一。
磷酸化多肽(主要指肽鏈中的酪氨酸、絲氨酸和蘇氨酸殘基的側鏈羥基被磷酸化生成酸式磷酸酯的修飾多肽)是研究蛋白質磷酸化過程的*的工具,它可作為磷酸酶模型底物,或作為可產生抗磷酸化蛋白抗體的抗原,也可以在確定磷酸化蛋白的物理參數時作為參考化合物等[3]。因此磷酸化多肽的合成在過去的幾年中吸引了相當大的興趣,目前已確定了較為成熟的合成路線,使磷酸化多肽的合成趨于常規。目前磷酸化多肽的合成主要有兩個策略:后磷酸化法(Global phosphorylation)和單體法(Building block approach),如Figure 2所示。前者是在多肽序列合成結束后再在固相載體上對絲氨酸、蘇氨酸或酪氨酸的側鏈羥基進行磷酸化,可以在同一次合成中同時得到帶有和不帶有磷酸化位點的多肽;而后者則將適當保護的磷酸化氨基酸直接引入到多肽序列中,操作較前者更為簡單,現已成為磷酸化多肽合成的策略。
在采用單體法構建磷酸化多肽時,目前廣泛采用的原料為側鏈單芐基保護的氨基酸:Fmoc-AA(PO(OBzl)OH)-OH (AA = Ser, Thr or Tyr)。這類保護的磷酸化位點由于側鏈磷酸化基團的離子化而產生較大的位阻效應,并且磷酸化位點的引入往往能促進肽鏈二級結構的形成[4],故而磷酸化位點及其后的氨基酸的引入會比較困難。這些問題在合成含有多個磷酸化位點的多肽時將會變得尤為嚴重,往往會使zui終產物的組成非常復雜,難以進行純化,甚至直接導致合成的失敗。
一般來講,增加投料量和延長反應時間都能促使連接反應趨于*,但增加投料量無疑會提高合成成本,對于較昂貴的帶有保護的磷酸化氨基酸更是這樣,而延長反應時間則可能增加其它副反應發生的風險,故而在合成磷酸化多肽時,需要對氨基酸投料量、反應方法以及反應時長等進行優化調整以期達到更理想、更經濟的合成效果。我們有針對性地對磷酸化多肽合成條件進行了探索和調整,采用zui終的優化條件成功合成了含有多達六個磷酸化絲氨酸殘基的多肽:FAM-Ahx-X(pS)XX(pS)X(pS)X(pS)XX(pS)X(pS)-NH2(客戶肽,詳細序列未給出;其氨基端標記FAM以進行熒光檢測),經過RP-HPLC純化后zui終純品的純度高達95%(見Figure 3)。
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