“Peptide Thioester Formation via an Intramolecular N to S Acyl Shift for Peptide Ligation”這篇文獻(xiàn)是2014年發(fā)表在Chem的文章，通訊作者是清華大學(xué)的麻遠(yuǎn)教授，他們團(tuán)隊的研究方向是生物有機(jī)化學(xué)和有機(jī)質(zhì)譜。
摘要：在化學(xué)蛋白質(zhì)合成中，通過固相肽合成（SPPS）制備肽結(jié)構(gòu)單元，然后通過化學(xué)連接方法進(jìn)行連接。肽硫酯是化學(xué)蛋白質(zhì)合成中使用的關(guān)鍵組成部分之一，非常需要改進(jìn)Fmoc SPPS程序以制備此類硫酯。在這篇文章中，我們集中在基于分子內(nèi)N到S酰基轉(zhuǎn)移反應(yīng)作為關(guān)鍵反應(yīng)的肽硫酯合成方法。由于可逆的分子內(nèi)?；D(zhuǎn)移，可通過13 C NMR檢測到，在含硫醇?xì)埢幍孽０泛土蝓バ问教幱谄胶鉅顟B(tài)。酰胺形式在中性條件下是有利的，而硫酯在酸性條件下占優(yōu)勢。硫醇助劑可用于通過分子內(nèi)的N-S?；D(zhuǎn)移而從酰胺中促進(jìn)硫酯的形成，并且在硫醇的存在下，分子間的硫代酯化反應(yīng)之后，形成了肽硫酯。即使在中性條件下，也可以通過分子內(nèi)的N-S酰基轉(zhuǎn)移，將含硫醇助劑的肽與半胱氨酰肽連接，然后在反應(yīng)中進(jìn)行天然化學(xué)連接（NCL）。這些可以用于翻譯后修飾的蛋白質(zhì)的化學(xué)合成。
引言:現(xiàn)在可以通過固相肽合成（SPPS）快捷地合成肽。SPPS是一種合成肽的有效方法，該肽包含少于50個氨基酸殘基，但通常難以應(yīng)用于蛋白質(zhì)合成。為了合成更長的肽，可以使用連接方法縮合可以通過SPPS合成的肽段。通過化學(xué)連接產(chǎn)生天然的肽鍵已通過引入肽硫酯作為結(jié)構(gòu)單元而得到了極大的發(fā)展。方案1、2和3顯示了使用硫酯的典型連接方法。在硫酯方法中，部分保護(hù)的肽硫酯1被用作結(jié)構(gòu)單元，并通過活性酯2與部分保護(hù)的肽3縮合。在有機(jī)溶劑（例如DMSO）中存在銀離子作為活化劑（方案1）。該方法可用于任何給定氨基酸殘基的連接。天然化學(xué)連接（NCL）是一種化學(xué)選擇性反應(yīng)，其中未保護(hù)的肽硫酯6與半胱氨酰肽7在中性緩沖水溶液中連接（方案2）。盡管該方法在連接位點(diǎn)需要一個半胱氨酸殘基，但反應(yīng)完成后，半胱氨酸殘基可以轉(zhuǎn)化為丙氨酸殘基。當(dāng)在側(cè)鏈上引入了巰基的氨基酸殘基位于N端時，可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)氨基酸殘基的連接。幾種類型的硫醇助劑已被用作半胱氨酸殘基的替代物。在這些情況下，硫醇助劑附著在N末端氨基上以進(jìn)行擴(kuò)展的化學(xué)連接，從而保留了NCL的有利特征。在方案3中，以輔助基團(tuán)4,5-二甲氧基-2-巰基芐基（Dmmb）為例。
肽硫酯是連接方法中常用的結(jié)構(gòu)單元，并且非常需要用于制備此類硫酯的改進(jìn)方法?？梢酝ㄟ^使用叔丁氧羰基（Boc）SPPS以直接的方式制備肽硫酯。例如，從硫酯樹脂開始，Boc-Gly-SCH2CH2CO-β-Ala-MBHA樹脂可以通過標(biāo)準(zhǔn)Boc SPPS延長肽鏈，然后通過無水氟化氫處理除去肽硫酯。然而，通過Boc SPPS制備具有翻譯后修飾（例如糖基化和磷酸化）的肽仍然是一項艱巨的任務(wù)。另一方面，盡管使用Fmoc SPPS程序制備肽硫酯仍是一項挑戰(zhàn)，因為硫代酯會分解，因此9-芴基甲氧基羰基（Fmoc）SPPS方法適用于翻譯后修飾的肽的制備。在哌啶存在下，通常用于除去Fmoc基團(tuán)。在由硫酯樹脂直接合成中，可以使用弱親核堿。在這種情況下，通過用1-甲基吡咯烷，六甲基亞胺和1-羥基苯并三唑（HOBt）的混合物處理除去Fmoc基團(tuán)，使硫酯鍵保持完整。使用這種方法，盡管在鏈延長周期中去除Fmoc基團(tuán)期間，硫酯位置的手性氨基酸殘基被部分消旋，但仍可以制備肽硫酯。還研究了間接方法。例如，可以在磺酰胺連接基上延長一條肽鏈，然后通過磺酰胺的烷基化激活該連接基，然后可以通過與外部硫醇的分子間反應(yīng)取代該連接基，從而生成肽硫酯。此過程易于使用，但有一些缺點(diǎn)。例如，磺酰胺部分可以在加帽循環(huán)中經(jīng)歷乙酰化，蛋氨酸殘基在活化步驟中經(jīng)常被烷基化。迄今為止，已經(jīng)研究了許多基于Fmoc SPPS方法制備肽硫酯的合成方法。這些方法包括使用Wang連接基，芳基肼連接基，三硫原酸酯，原位O到S?；D(zhuǎn)移反應(yīng)，N-?；宓男纬苫蚪构劝彼徇M(jìn)行活化，并使用酰肼或肽基N-乙酰胍中間體。每種方法都可以克服通過Fmoc SPPS程序合成肽硫酯的一些困難。作為一種替代方法，分子內(nèi)的N至S?；D(zhuǎn)移反應(yīng)已成為制備肽硫酯的關(guān)鍵反應(yīng)之一。在這篇綜述中，我們集中于通過化學(xué)程序中的分子內(nèi)N–S?；D(zhuǎn)移反應(yīng)生產(chǎn)肽硫酯的方法。
結(jié)論：在引入肽硫酯之后的一段時間里，化學(xué)蛋白質(zhì)的合成發(fā)展迅速。硫酯方法和NCL是使用肽硫酯作為結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行連接的主要方法。對制備經(jīng)翻譯后修飾的肽和蛋白質(zhì)的最新需求促使使用Fmoc-SPPS的肽硫酯合成方法的發(fā)展。一種解決方案是利用分子內(nèi)的N–S?；D(zhuǎn)移反應(yīng)形成硫酯，其中通過Fmoc-SPPS在固體支持物上延長肽鏈，然后通過分子內(nèi)的N–S酰基轉(zhuǎn)移形成肽硫酯。 再然后進(jìn)行分子間的硫代酯交換。此過程對應(yīng)于巰基介導(dǎo)的肽（例如NCL）的反向連接。在自然界中，生物學(xué)的N–S酰基轉(zhuǎn)移是蛋白質(zhì)剪接的第一步。在這種情況下，內(nèi)含肽域的酶促作用促進(jìn)了N–S?；D(zhuǎn)移和硫代酯基轉(zhuǎn)移。內(nèi)在蛋白介導(dǎo)的硫酯的形成也用于表達(dá)蛋白連接的重組肽硫酯的生產(chǎn)。在化學(xué)條件下，酰胺和硫代酯形式處于平衡狀態(tài)，可以通過13C NMR和RP-HPLC檢測這些物質(zhì)。已開發(fā)出各種類型的含有巰基的骨架用于分子內(nèi)N–S酰基轉(zhuǎn)移，包括在肽硫酯的合成中使用半胱氨酸殘基。使用這些方法，可以合成各種類型的肽硫酯，并將其作為構(gòu)建基塊應(yīng)用于蛋白質(zhì)合成?；瘜W(xué)合成使得可以在使用該方法合成的蛋白質(zhì)中引入多種修飾。
引用：Kawakami T. Peptide Thioester Formation via an Intramolecular N to S Acyl Shift for Peptide Ligation. Top Curr Chem. 2015;362:107-135. doi:10.1007/128_2014_575
