Деградация Бергмана - Bergmann degradation

В Деградация Бергмана это серия химические реакции предназначен для удаления одного аминокислота от карбоновая кислота (C-терминал ) конец пептид.[1][2] Впервые продемонстрировано Макс Бергманн в 1934 году это редко используемый метод для последовательность действий пептиды.[1][3] Позднее развитые Эдман деградация является улучшением деградации Бергмана, вместо этого расщепляя N-концевой аминокислота пептидов для производства гидантоин содержащий желаемую аминокислоту.[4][5][6] Деградация Бергмана сочетает в себе азид деградация Перестановка Курция с карбобензоксиметодом Бергманна и Зерваса, который они разработали для проведения в относительно мягких условиях, чтобы можно было секвенировать пептиды.[1] Один раунд деградации Бергмана дает альдегид содержащий искомый аминокислотный остаток и оставшийся фрагмент исходного пептида в амид форма.[3]

Деградация Бергмана

В ацилазид пептида (1) проходит Перестановка Курция в присутствии бензиловый спирт и тепло (2) дать бензил карбамат (3). Группа Cbz среднего 3 удален гидрогенолиз дать незамещенный амид (4) и альдегид (5).

Механизм

Разложение по Бергману начинается с бензоилирования по альфа-группе пептида и последующего превращения в ацилазид.[1] Как в Перестановка Курция, ацилазид, в присутствии бензиловый спирт и тепла, переходит в высокореактивный изоцианат промежуточный, выпускающий газообразный азот в процессе.[1] Изоцианат, в свою очередь, реагирует с бензиловым спиртом с образованием бензилуретана (также называемого карбоксибензил ), соединение, обладающее карбамат защитная группа амина.[1][3] Последующее удаление карбамат защитная группа осуществляется каталитическое гидрирование в присутствии соляной кислоты с последующим добавлением в кипящую воду,[1][3][7] давая нестабильный промежуточный продукт, который быстро перестраивается для высвобождения углекислый газ, продвигая реакцию вперед. Это приводит к дальнейшей перестройке и последующему гидролиз, что в конечном итоге приводит к образованию альдегида, несущего следующий аминокислотный остаток в серии секвенирования, и изгнанию остаточного пептида в форме амида.[3]

Механизм деградации Бергмана

Предложен механизм, изображающий каталитическое гидрирование бензилуретана в виде согласованной перегруппировки, которая высвобождает диоксид углерода одновременно с образованием амида.[3]

Приготовление азида

Вышеупомянутое преобразование в ацилазид был осуществлен разносторонне; 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

Деградация Бергмана предназначена и использовалась в качестве метода секвенирования пептидов.[1][3] Также было предложено использовать его при расщеплении 3,4-связи пенициллин ядро.[3][9] Соединение 2,2-диметил-6-фталимидо-3-пенамилизоцианат было получено различными способами, включая перегруппировку Курциуса, и предполагалось, что оно может претерпевать разложение Бергмана с образованием желаемого альдегида, а также мочевина побочный продукт.[9] Хотя разложение по Бергману действительно было возможно, было обнаружено, что простого гидролиза разбавленной кислотой будет достаточно для образования желаемого продукта.[9]

Перестановка Курция

Разложение Бергмана использует разложение азида, описанное перегруппировкой Курциуса.[1] Курциус также пытался разложить бензоилированные аминокислоты; однако его метод включал расщепление карбамата с помощью высокоэнергетической обработки кислотами, которая приводила к разложению образовавшихся альдегидов и амидов кислот.[1] Это убедило Бергманна в том, что за разложением азида Курциуса может следовать обработка бензиловым спиртом (его карбобензокси-метод) для выделения образовавшегося альдегида аминокислоты и остаточного амида пептида для целей секвенирования.[1]

Эдман деградация

В Эдман деградация представляет собой альтернативный метод секвенирования пептидов, который отщепляет аминокислотные остатки от N-конца пептида.[4] В 1950 году Эдман разработал реакцию с фенилтиоцианатом (идея позаимствована из исследования Бергманна, Канна и Микли, проведенного в 1927 году. [10] ) с образованием фенилтиокарбамилпептидов с последующим гидролизом в относительно мягких условиях для расщепления N-концевой аминокислоты, такой как фенилтиогидантоин.[4][10] Фенилтиогидантоин достаточно стабилен, чтобы подвергаться различным процедурам секвенирования, таким как те, которые включают хроматография и масс-спектрометрии.[1][6] Это было усовершенствованием более раннего метода, предложенного Абдерхалденом 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 Бергманну является легкость, с которой остаточный пептид может повторно вступить в процесс благодаря сохранению его структуры на протяжении всего последовательного расщепления.[5][6] Повторить деградацию Бергмана, по-видимому, не так просто, поскольку оставшийся пептид находится в амидной форме.[3]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я j k л Бергманн, М. (1934). «Синтез и расщепление белков в лаборатории и в метаболизме». Наука. 79 (2055): 439–45. Bibcode:1934Sci .... 79..439B. Дои:10.1126 / science.79.2055.439. PMID  17821739.
  2. ^ Бергманн, М .; Зервас, Л. (1936). «Метод ступенчатой ​​деградации полипептидов». J. Biol. Chem. 113: 341.
  3. ^ а б c d е ж грамм час я j Ван, Зеронг, изд. (2009). Комплексные органические реакции и реагенты: разложение по Бергману. John Wiley & Sons, Inc. ISBN  978-0-471-70450-8.
  4. ^ а б c Эдман, Пер; Хёгфельдт, Эрик; Силлен, Ларс Гуннар; Кинелл, Пер-Олоф (1950). «Способ определения аминокислотной последовательности в пептидах». Acta Chemica Scandinavica. 4: 283–293. Дои:10.3891 / acta.chem.scand.04-0283.
  5. ^ а б Johnson, R.S .; Уолш К.А. (1992). «Анализ последовательности пептидных смесей путем автоматической интеграции данных Эдмана и масс-спектрометрии». Белковая наука. 1 (9): 1083–1091. Дои:10.1002 / pro.5560010902. ЧВК  2142175. PMID  1304388.
  6. ^ а б c Смит, Джон Брайан (2001). Секвенирование пептидов деградацией по Эдману. Слау, Великобритания: Macmillan Publisher Ltd., стр. 1–3.
  7. ^ а б Хорев, М .; Гудман (1983). «Частично модифицированные ретро-инверсионные пептиды». Int. J. Pept. Protein Res. 21 (3): 258–268. Дои:10.1111 / j.1399-3011.1983.tb03103.x.
  8. ^ Ninomiya, K .; Shioiri, T .; Ямада, С. (1974). «Фосфор в органическом синтезе - VII». Тетраэдр. 30 (14): 2151–2157. Дои:10.1016 / S0040-4020 (01) 97352-1.
  9. ^ а б c Sheehan, J.C .; Брандт, К. (1965). «Новое расщепление ядра пенициллина». Варенье. Chem. Soc. 87 (23): 5468–5469. Дои:10.1021 / ja00951a038. PMID  5844823.
  10. ^ а б c Evans, G.G .; Reith, W.S. (1953). «Синтез производных 3- (4'-диметиламино-3: '5'-динитрофенил) гидантоина различных аминокислот и их использование для определения N-концевых аминокислот». Биохимический журнал. 56 (1): 111–6. Дои:10.1042 / bj0560111. ЧВК  1269577. PMID  13126100.