Деградация Бергмана
— Деградация Бергмана это серия химических реакций, предназначенных для удаления одной аминокислоты с карбонового ( С-концевого ) конца пептида . [1] [2] Впервые продемонстрированный Максом Бергманном в 1934 году, это редко используемый метод секвенирования пептидов. [1] [3] Разработанная позднее деградация по Эдману представляет собой усовершенствование деградации по Бергману, вместо этого расщепляя N-концевую аминокислоту пептидов с образованием гидантоина , содержащего нужную аминокислоту. [4] [5] [6]
Деградация Бергмана следует за более ранней работой Бергмана и его близкого коллеги Леонидаса Зерваса , сочетая органических азидов деградацию перегруппировкой Курциуса с карбобензокси-методом Бергмана-Зерваса , который они разработали так, чтобы он происходил в относительно мягких условиях, чтобы обеспечить секвенирование пептидов. [1] За один цикл деградации Бергмана образуется альдегид, содержащий искомый аминокислотный остаток и оставшийся фрагмент исходного пептида в амидной форме. [3]
Ацилазид ) пептида ( 1 ) подвергается перегруппировке Курциуса в присутствии бензилового спирта и нагревании ( 2 с образованием бензилкарбамата ( 3 ). Группа Cbz промежуточного соединения 3 удаляется гидрогенолизом с образованием незамещенного амида ( 4 ) и альдегида ( 5 ).
Механизм
[ редактировать ]Деградация Бергмана начинается с бензоилирования альфа-группы пептида и последующего превращения в ацилазид . [1] Как и в перегруппировке Курциуса , ацилазид в присутствии бензилового спирта и нагревания перегруппировывается в высокореакционноспособный промежуточный изоцианат , выделяя газообразный азот . при этом [1] Изоцианат, в свою очередь, реагирует с бензиловым спиртом с образованием бензилуретана (также называемого карбоксибензилом ), соединения, обладающего защитной группой карбамат- амина. [1] [3] Последующее удаление карбаматной защитной группы проводят каталитическим гидрированием в присутствии соляной кислоты с последующим добавлением в кипящую воду. [1] [3] [7] образуя нестабильное промежуточное соединение, которое быстро перегруппировывается с выделением углекислого газа , ускоряя реакцию. Это приводит к дальнейшей перегруппировке и последующему гидролизу , что в конечном итоге приводит к образованию альдегида, несущего следующий аминокислотный остаток в серии секвенирования, и изгнанию остаточного пептида в амидной форме. [3]
Был предложен механизм, который описывает каталитическое гидрирование бензилуретана как согласованную перегруппировку, при которой выделяется диоксид углерода одновременно с образованием амида. [3]
Получение азида
[ редактировать ]Вышеупомянутое превращение в ацилазид осуществлялось различными способами; Бергманн использовал метиловый эфир и гидразид , тогда как в более поздних попытках были разработаны такие методы, как нитрозилирование N-формиламиноацилгидразида и последующее замещение азидом натрия. [7] реакция карбоновой кислоты с дифенилфосфоразидатом, триэтиламином и гидроксильным компонентом, [8] и реакция между азидом ТМС и ангидридом аминокислоты. [3]
Приложения
[ редактировать ]Деградация Бергмана предназначена и используется в качестве метода секвенирования пептидов. [1] [3] Его также предложили использовать для расщепления 3,4-связи ядра пенициллина . [3] [9] Соединение 2,2-диметил-6-фталимидо-3-пенамилизоцианат было получено различными способами, включая перегруппировку Курциуса, и предполагалось, что оно может подвергаться разложению по Бергману с образованием желаемого альдегида, а также мочевины путем -продукт. [9] Хотя разложение по Бергману действительно было возможным, было обнаружено, что для образования желаемого продукта достаточно простого гидролиза разбавленной кислотой. [9]
Более короткая перестановка
[ редактировать ]В разложении Бергмана используется разложение азида, описываемое перегруппировкой Курциуса. [1] Куртиус также пытался разрушить бензоилированные аминокислоты; однако его метод включал расщепление карбамата с помощью сильноэнергетической обработки кислотами, что приводит к разложению образующихся альдегидов и амидов кислот. [1] Это убедило Бергмана в том, что за разложением азида Куртиуса можно последовать обработкой бензиловым спиртом (его карбобензокси-метод) для выделения образовавшегося альдегида аминокислоты и остаточного пептидного амида для целей секвенирования. [1]
Деградация Эдмана
[ редактировать ]Деградация по Эдману — альтернативный метод секвенирования пептидов, который отщепляет аминокислотные остатки от N-конца пептида. [4] В 1950 году Эдман разработал реакцию с фенилтиоцианатом (идея которой была заимствована из исследования 1927 года Бергмана, Канна и Микели). [10] ) с образованием фенилтиокарбамильных пептидов с последующим гидролизом в относительно мягких условиях с отщеплением N-концевой аминокислоты в виде фенилтиогидантоина. [4] [10] Фенилтиогидантоин достаточно стабилен, чтобы подвергаться различным процедурам секвенирования, в том числе хроматографии и масс-спектрометрии . [1] [6] Это было усовершенствованием более раннего метода, предложенного Абдерхальденом и Брокманном в 1930 году, который продемонстрировал превращение N-концевой аминокислоты в гидантоин в более сильных гидролитических условиях, когда некоторое расщепление остаточного пептида оказалось проблематичным. [10] Основным преимуществом деградации по Эдману перед деградацией по Бергману является легкость, с которой остаточный пептид может повторно вступить в процесс благодаря сохранению своей структуры на протяжении всего последовательного расщепления. [5] [6] Повторение деградации Бергмана, по-видимому, не так просто, поскольку оставшийся пептид находится в амидной форме. [3]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л Бергманн, М. (1934). «Синтез и деградация белков в лаборатории и в метаболизме». Наука . 79 (2055): 439–45. Бибкод : 1934Sci....79..439B . дои : 10.1126/science.79.2055.439 . ПМИД 17821739 .
- ^ Бергманн, М.; Зервас, Л. (1936). «Метод поэтапной деградации полипептидов» . Ж. Биол. хим. 113 (2): 341. doi : 10.1016/S0021-9258(18)74853-9 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж Ван, Зеронг, изд. (2009). Комплексные органические реакции и реагенты: разложение по Бергману . Джон Уайли и сыновья, Inc. ISBN 978-0-471-70450-8 .
- ^ Перейти обратно: а б с Эдман, Пер; Хёгфельдт, Эрик; Силлен, Ларс Гуннар; Кинелл, Пер-Улоф (1950). «Метод определения аминокислотной последовательности в пептидах» . Acta Chemica Scandinavica . 4 : 283–293. doi : 10.3891/acta.chem.scand.04-0283 .
- ^ Перейти обратно: а б Джонсон, РС; Уолш К.А. (1992). «Анализ последовательности смесей пептидов путем автоматической интеграции данных Эдмана и масс-спектрометрии» . Белковая наука . 1 (9): 1083–1091. дои : 10.1002/pro.5560010902 . ПМК 2142175 . ПМИД 1304388 .
- ^ Перейти обратно: а б с Смит, Джон Брайан (2001). Секвенирование пептидов методом деградации по Эдману . Слау, Великобритания: Macmillan Publisher Ltd., стр. 1–3.
- ^ Перейти обратно: а б Хорев, М.; Гудман (1983). «Частично модифицированные ретро-инверсные пептиды». Межд. Дж. Пепт. Белок Рез . 21 (3): 258–268. дои : 10.1111/j.1399-3011.1983.tb03103.x .
- ^ Ниномия, К.; Сиойри, Т.; Ямада, С. (1974). «Фосфор в органическом синтезе-VII». Тетраэдр . 30 (14): 2151–2157. дои : 10.1016/S0040-4020(01)97352-1 .
- ^ Перейти обратно: а б с Шихан, Джей Си; Брандт, КГ (1965). «Новое расщепление ядра пенициллина». Дж. Ам. хим. Соц . 87 (23): 5468–5469. дои : 10.1021/ja00951a038 . ПМИД 5844823 .
- ^ Перейти обратно: а б с Эванс, Г.Г.; Рейт, WS (1953). «Синтез 3-(4'-диметиламино-3:'5'-динитрофенил)гидантоиновых производных различных аминокислот и их использование для определения N-концевых аминокислот» . Биохимический журнал . 56 (1): 111–6. дои : 10.1042/bj0560111 . ПМЦ 1269577 . ПМИД 13126100 .