Peptide - Chemie

20 Aminosäuren im genetischen
Code verankert.
α -Aminosäuren
COOH
H
H2N
R
D-Aminosäuren
OH
O
R
COOH
H
H2N
CH2OH
O
H3N
Saure Aminosäuren und
ihre Amide
Fischer-projektion
R
H2N
Gruppe
O
Basische Aminosäuren
Seitenkette
-CH2-COOH
3.9
Glutaminsäure (E)
-(CH2)2-COOH
4.2
Asparagin (N)
-CH2-CONH2
Glutamin (Q)
-(CH2)2.CONH2
Arginin (R)
12.5
-(CH2)4-NH2
Histidin (H)
H3N
Tryptophan (W)
Aminosäuren mit
Hydroxygruppen
Serin (S)
Threonin (T)
H3N
Aminosäuren mit
hydrophoben Seitenketten
COO
γ-Aminobuttersäure (GABA);
ein Neurotransmitter im Gehirn
H3N
Schwefelhaltige
Aminosäuren
COO
D-Alanin: Bestandteil der bakteriellen Zellwand
10.0
6.0
-CH2-OH
-CH(CH3)-OH
Tyrosin (Y)
β-Alanin: Bstandteil des Vitamins : Panthothensäure
pKs
Asparaginsäure (D)
Lysin (K)
D-Glycerinaldehyd
Zwitterion
Aminosäure
10.1
Cystein (C)
-CH2-SH
Methionin (M)
-(CH2)2-S-CH3
Glycin (G)
-H
Alanin
-CH3
Valin
-CH(CH3)2
8.3
Prolin (P)
Leucin (L)
-CH2-CH(CH3)2
Isoleucin (I)
-CH(CH3)-CH2-CH3
Phenylalanin (F)
COO
1
pK2
2. Pufferpunkt
~ pH 9,6
pH
Isoelektronischer
Punkt
~ pH 6
pK1
1. Pufferpunkt
~ pH 2,4
0,0
0,5
1,0
1,5
mol NaOH/mol Glycin
H 3N
COOH
pH = 1
OH
H 3N
COO
pH = 6
Isoelektronischer
Punkt
OH
H 2N
COO
pH = 11
2
O
H
R
O
H
N
N
N
N
H
paralleles Faltblatt
R
R
O
O
H
R
H
R
O
O
N
N
N
R
O
O
R
H
N
N
R
H
O
O
H
C
N
R
O
H
R
O
H
R
H
O
R
H
O
N
R
O
N
H
O
R
N
H
H
C
O
O
O
O
O
N
R
O
N
N
H
H
N
O
N
N
C
H
N
N
anti-paralleles Faltblatt
O
C
R
R
H
N
N
H
H
H
R
H
N
H
N-Terminus
N
N
R
H
27-Faltblatt
N
R
H
310-Helix
N
C-Terminus
N
R
H
α-Helix oder
3.613-Helix
H
π-Helix oder
4.416-Helix
Bsp.: 310-Helix: 3 residues pro turn; 10 membered loop
3
O
N
R
O
O
N
H
O
H
N
N
H
R
H
R
0,15 nm
116°
120,5°
0.14 nm
R
R
trans stabiler als cis
R-Gruppen am α-C behindern sich in
der anti-Konformation weniger als in
der cis-Konformation.
0.132 H
nm
0.1 nm
N
123,5° 122°
0.145 nm
O
β-Turn (Typ 2)
β-Turn (Typ 1)
R
H
2
H
R
O
N
N
3
O
N
H
N
2
H
sterische
O WW.
O
H
3
Daher oft Gly
an Position 3
O
N
N
C 1
R
R
C 4
C
1
O
H
C
4
4
Analyse der sekundären- bzw. tertiären Struktur
α-Helix
β-Faltblatt
random coil
CD-Spektroskopie
IR-Spektroskopie:
H-Bindungen – Wasserstoffbrückenbindungen,
bei denen die Amidischen-NH beteiligt sind, geben im IR eine Bande < 3400 cm-1.
NICHT Wasserstoffbrücken gebundene Amid-NHs geben eine Bande > 3400 cm-1.
5
O
R
O HN
N
C
N
OH +
NHR
Aminosäure:
Carbonsäure "frei",
Aminogruppe
geschützt.
R
O
N
RHN
RHN
N
N
N
H
ca. 106 x reaktiver als
das DCC-Addukt
Dimethylaminopyridin
DMAP
R
N
H
O
OR
O
+
Acylpyridinium als Fluchtgruppe:
O
R
N
RHN
N
O
N
H
Dicyclohexylharnstoff
1. Entschützen der
endständigen Aminogruppe.
usw.
2. Kupplung mit der nächsten
Aminosäure wie oben.
neue Peptidbindung
NH2
RO
R
N
RHN
N
R
O
R
O
Aminosäure:
Amin "frei",
Carbonsäure geschützt.
Gebräuchliche Schutzgruppen für die Aminogruppe
O
O
O
R
N
H
O
O
Z-, CbzBenzyloxycarbonylAbspaltbar durch Hydrierung (H2)
R
N
H
O
O
O
t-Boc-, Boctert.-ButyloxycarbonylAbspaltbar mit Säure (TFA)
R
N
H
O
FmocAbspaltbar mit Basen (Piperidin)
6
Häufig verwendete Kondensations-Reagenzien
+H2O
N C N
O
N
N
H
H
Das Harnstoffderivat
fällt als weisser Nds. aus. Gut für Reaktionen in
Lösung. Schlecht für die Festphasenreaktion.
Dicyclohexylcarbodiimid, DCC,
von Sheehan für die Penicillin-Synthese
entwickelt.
+H2O
N C N
Peptidsynthese: Kupplungsreagenzien
N C N
O
N
N
N
H
H
Das Harnstoffderivat ist löslich.
Gut für die Festphasenreaktion.
Diisopropylcarbodiimid, DIC,
Standard-Reagenz für die Festphasensynthese.
Cl
H
EDC
Wasserlösliches Kondensationsreagenz!
Weitere Methoden der Aktivierung der Carbonsäurefunktion
F
O
R
O
OH
R
F
F
O
F
O
R
NO2
O
OH
R
F
Trispentafluorophenylester
O
Nitrophenolester
O
R
Aktivierung über Säurechloride nicht möglich,
da Bildung von Hydantoinen durch die Schutzgruppen
Cl
HN
O
O
Ph
R
O
HN
O
O
7
Peptid-Festphasensynthese
O
NHFmoc
HO
O
R
NH2
X
O
H
N
X
Kondensation
DCC, DMAP
oder HOBT
R
R
Entschützen der
Fmoc-Gruppe mit
Piperidin (50% in DMF)
R
R
O
HOBT
O HN
R
O
O
N
H2N
H
N N
N
HO
O
H
mit moderater Säure abspaltbar
Das HOBT-Intermediat
entspricht dem DMAPIntermediat.
OH
N
N
N
usw.
Aminobenzyl-Resin
RHN
RHN
O
Hydroxymethyl-Resin
HOBT = Hydroxybenzotriazol (verhindert die Racemisierung der Aminosäure,
kann unter Umständen mit DMAP beobachtet werden.
R
NH2
H
H
HO C
H
O
R
H
N
X
NHFmoc
Die erste Aminosäure ist als
Ester oder Amid an ein Polymer,
z.B. Polystyrol, gebunden.
OH
N
N
N
O
O
R
H
O C
H
O
HF
R
OH +
H
F C
H
Hydroxymethyl-Resin
S C(C6H5)3
S C(C6H5)3
I2
CH3OH
S
+ 2 x (C6H5)3COCH3
S
8
Native Ligation
NH2
H3N
NH2
NH
CO2
OH
CO2 SH
O
H3N
O
+ H2N
SR
HS
CO2 SH
CO2
N
H
OH
O
S
NH2
O
NH
NH2
H3N
O
HN
reversibel Thioveresterung
NH2
SR
H3N
NH2
NH2
NH
OH
CO2
O
H3N
HN
CO2 SH
CO2
CO2 SH
O
SR
N
H
O
HS
OH
NH
NH2
H3N
NH2
9