Les Polypeptides sont des molécules biologiques constituées de plusieurs acides aminés liés par des liaisons Amides (liaisons peptidiques), des unités constitutives essentielles des protéines et des structures de base de nombreux médicaments, hormones, agents antimicrobiens et molécules de signalisation. Avec le développement de la biomédecine, des nouveaux matériaux et de la biologie chimique, la synthèse artificielle de Polypeptides est devenue une technologie importante dans les domaines de la recherche scientifique et industrielle. Cet article présentera systématiquement les principes de base de la synthèse des Polypeptides, les méthodes courantes, les étapes clés et leurs applications.

I. qu'est - ce que la synthèse polypeptidique?

La synthèse polypeptidique fait référence au processus par lequel les acides aminés sont liés un par un par des méthodes chimiques pour former des chaînes polypeptidiques de longueur et de structure spécifiques, dans des conditions de laboratoire ou industrielles, selon une séquence prédéfinie d'acides aminés. Selon le système réactionnel, il peut être divisé en synthèse en phase liquide et en synthèse en phase solide. Parmi eux, la synthèse polypeptidique en phase solide (SPPS), qui a été étudiée par le chimiste américain R. Bruce Merrifield en 1963 et a remporté le prix Nobel de chimie en 1984, est devenue une technologie courante.

II. Principes de base de la synthèse polypeptidique en phase solide

L'idée de base de SPPS est la suivante: fixer de manière covalente l'extrémité C (extrémité carboxylique) de la chaîne polypeptidique sur une résine polymère insoluble, puis ajouter les acides aminés un par un à partir de l'extrémité n (extrémité aminée), chaque acide aminé ajouté complétant un cycle de « déprotection - couplage - lavage». L'ensemble du processus est effectué sur un support en phase solide et les réactifs et sous - produits qui n'ont pas réagi peuvent être éliminés par simple filtration et lavage, simplifiant considérablement l'étape de purification.

Iii. Les étapes clés de la synthèse des Polypeptides

1. Sélection de résine fixe avec le premier acide aminé

La synthèse commence par le choix d'un support approprié en phase solide (par example polystyrène réticulé, résine PEG - PS...) portant à sa surface des groupes fonctionnels réactifs (par example hydroxyle de la résine Wang, Amino de la résine rink - amide). Le Groupe carboxyle du premier acide aminé est lié à la résine par une liaison Ester ou amide dont le Groupe alpha - amino doit être préalablement protégé.

2. Protection et déprotection des acides aminés

Pour éviter les réactions secondaires, les acides aminés impliqués dans la réaction doivent être protégés sélectivement:

Alpha - amino: généralement protégé par fmoc (9 - fluorèneméthoxycarbonyle) ou BOC (tert - butoxycarbonyle);

Les groupes actifs de la chaîne latérale (tels que ε - amino de lys, mercapto de Cys, carboxy d'ASP / Glu, etc.): des groupes protecteurs sensibles aux acides (tels que tbu, TRT, etc.) sont utilisés;

Groupe carboxyle: généralement non protégé en synthèse en phase solide, car il a été utilisé pour le couplage.

Avant chaque tour de couplage, le Groupe protecteur à l'extrémité n de la chaîne polypeptidique sur la résine actuelle doit être éliminé, exposant les groupes aminés libres pour la réaction suivante.

3. Réaction peptidogénique (couplage)

L'activation du Groupe carboxylique de l'acide aminé protecteur suivant (système de condensation couramment utilisé hbtu / hobt / dipea, pybop, DIC / oxyma, etc.) réagit avec le groupe aminé libre du polypeptide sur la résine pour former une nouvelle liaison peptidique. La réaction doit être efficace, rapide et éviter la racémisation ou la production de sous - produits.

4. Protection de la chaîne de craquage et de désassemblage

Lorsque la synthèse de la séquence cible est terminée, le polypeptide doit être coupé de la résine avec un réactif acide fort tel que le TFA, tout en éliminant tous les groupes protecteurs de la chaîne latérale. Stratégie fmoc mélange TFA / eau / décapant (par exemple TIS) couramment utilisé; Les stratégies BOC nécessitent des conditions plus sévères (par exemple HF ou tfmsa).

5. Purification et identification

Le polypeptide brut résultant du clivage contient des séquences délétées, des sous - produits et des impuretés qui doivent être purifiées par chromatographie liquide haute performance en phase inverse (RP - HPLC). La masse moléculaire est ensuite confirmée par spectrométrie de masse (MS), la pureté est évaluée par HPLC analytique et, si nécessaire, une analyse de composition en acides aminés ou une caractérisation structurelle par dichroscopie circulaire (CD).

Deux stratégies de synthèse principales: fmoc vs BOC

Actuellement, la stratégie fmoc / tbu est devenue idéale pour la synthèse de la grande majorité des Polypeptides en raison de la sécurité de fonctionnement, des conditions douces et de la forte compatibilité.

V. Application à la synthèse de Polypeptides

Développement de médicaments: tels que les analogues de l’insuline, les agonistes du récepteur GLP - 1 (smeglutide), les Peptides antimicrobiens, etc.;

Recherche et développement de vaccins: synthèse de Peptides épitopiques antigéniques pour la recherche immunologique;

Recherche scientifique fondamentale: préparation de peptides marqués, substrats enzymatiques, Ligands récepteurs, etc.;

Cosmétiques et produits de santé: tels que les peptides de signalisation (qui favorisent la production de collagène), le glutathion, etc.;

Science des matériaux: nanomatériaux polypeptidiques auto - assemblés, biocapteurs, etc.

Vi. Défis et orientations futures

Bien que les techniques de synthèse des Polypeptides soient assez matures, elles sont toujours confrontées à des défis tels que la faible efficacité de la synthèse des peptides longs, le risque de racémisation, l'agrégation peptidique hydrophobe difficile à solubiliser. Les points chauds actuels de la recherche comprennent:

Plate - forme de synthèse automatisée et à haut débit;

Couplage accéléré assisté par micro - ondes;

Synthèse de peptides ou de protéines ultra - longs par ligation chimique nationale;

Le solvant vert remplace le DMF;

Conception de séquence assistée par intelligence artificielle et optimisation de la composition.

La synthèse polypeptidique est une ingénierie de précision qui combine la chimie organique, la science des macromolécules et la biotechnologie. Du travail pionnier de Merrifield à la plate - forme de synthèse automatisée d'aujourd'hui, cette technologie a non seulement fait progresser les sciences de la vie, mais a également montré un énorme potentiel dans le domaine de la santé médicale.