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バイオニュース│DNA・ゲノム情報による医療・創薬の実現

医療関係者としてバイオ/DNA/ゲノム関連の最新の話題をとりあげます.学習/勉強が目的なので,新しい用語が現れたときにはその都度意味を確認していきます.

固相合成法

DNAやタンパク質(ペプチド)といった生命の根幹に関わる生体高分子の化学合成を可能にした技術が“固相合成法”である。

化学反応,とりわけ有機合成反応では,溶媒に試薬を溶かして反応させるという“液相合成”がもっとも標準的である。いっぽう“固相合成”は,反応させたい分子を固体樹脂上に結合させ,その樹脂上で試薬と化学反応させる合成手法である。先に述べた液相合成では,反応溶液から目的分子だけを分離する必要があり,時として多大な労力を要する。いっぽう,固相合成は,樹脂に結合した目的分子以外の不要物,たとえば残存試薬などを洗浄操作のみで簡便に除けるという大きなメリットがある。そのため固相合成では,煩雑な分離操作なしに連続的に化学反応を行うことが可能となり,手間と時間が大幅に省略される。

固相合成の有用性は,まずペプチドの化学合成で威力を発揮した。たとえば,液相法によってR(アルギニン)−I(イソロイシン)−G(グリシン)−A(アラニン)−K(リシン)…のようなペプチドを合成する場合,アミノ酸の縮合と脱保護を繰り返し行うためひじょうに手間がかかる。ところが1963年,メリーフィールド(R. B. Merrifield)によって4残基ペプチドの固相合成が報告されて以来,現在では自動ペプチド固相合成装置を活用することで,数十残基のペプチドが数日もしくは一日でほぼ自動合成されるまでに至った。またDNAも,現在では固相合成およびその自動化が一般的になっている。

固相合成法 - 理学のキーワード - 東京大学 大学院理学系研究科・理学部

 

ペプチド合成の例として,アミノ酸のアミノ保護基として9-fluorenylmethyloxycarbonyl(Fmoc)基を用いるFmoc法による固相法について説明します。

固相法によるペプチド合成では、最初に合成しようとするペプチドのカルボキシル基末端のアミノ酸を樹脂に結合させます。このときカルボキシル基末端のアミノ酸のアミノ基はFmoc誘導体になっておりカルボキシル基を介して樹脂に結合させます。既にFmocアミノ酸が樹脂結合した物が市販されています。また、生理活性ペプチドによくみられるカルボキシル基末端がアミド化されたペプチドを合成するためにはアミド結合を介して樹脂に結合させる特殊な樹脂も市販されています。
 カルボキシル基末端のアミノ酸を結合した樹脂をカラムにつめFmoc保護基を取り除きアミノ基を遊離させます。(Deprotection)これにFmocアミノ酸の活性エステルを反応させてペプチド結合を形成させます。(Coupling)
 以上のDeprotection(脱保護)とCoupling(結合)を繰り返すことで目的とするアミノ酸配列を持ったペプチドをカルボキシル基末端からアミノ基末端に向けて合成を行います。
 ペプチド鎖の延長が終われば樹脂から切り出し、ついでFmocならびにアミノ酸側鎖の保護基を取り除くことで目的のペプチドが得られます。ペプチド結合を形成するステップは99%以上の反応収率で進行しますが最終産物はかなりの混合物となりますのでHPLCで精製する必要があります。

 

http://wwwcrl.shiga-med.ac.jp/home/kiki_bumon/g_book/psyn/intro/fig001.gif

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