Bergmannova degradace - Bergmann degradation

The Bergmannova degradace je řada chemické reakce navržen tak, aby odstranit jeden aminokyselina z karboxylová kyselina (C-terminál ) konec a peptid.[1][2] Poprvé prokázáno Max Bergmann v roce 1934 se jedná o zřídka používanou metodu sekvenování peptidy.[1][3] Později vyvinuté Edmanova degradace je zlepšení Bergmannovy degradace, místo toho štěpení N-terminál aminokyselina peptidů k ​​produkci a hydantoin obsahující požadovanou aminokyselinu.[4][5][6] Bergmannova degradace kombinuje azid degradace Curtius přesmyk s Bergmannovou a Zervasovou karbobenzoxy metodou, kterou navrhli tak, aby se vyskytovala za relativně mírných podmínek, aby umožňovala sekvenování peptidů.[1] Jediné kolo Bergmannovy degradace vede k aldehyd obsahující hledaný aminokyselinový zbytek a zbývající fragment původního peptidu v amide formulář.[3]

Bergmannova degradace

The acylazid peptidu (1) prochází a Curtius přesmyk v přítomnosti benzylalkohol a teplo (2) dát a benzylkarbamát (3). Skupina Cbz meziproduktu 3 je odstraněn uživatelem hydrogenolýza dát nesubstituovaný amide (4) a an aldehyd (5).

Mechanismus

Bergmannova degradace začíná benzoylací na alfa skupině peptidu a následnou přeměnou na acylazid.[1] Jako v Curtius přesmyk, acylazid, v přítomnosti benzylalkohol a teplo, přeskupí na vysoce reaktivní isokyanát střední, uvolňující plynný dusík v průběhu.[1] Isokyanát zase reaguje s benzylalkoholem za vzniku benzylurethanu (označovaného také jako karboxybenzyl ), sloučenina mající a karbamát skupina chránící amin.[1][3] Následné odstranění karbamát chránící skupina se provádí pomocí katalytická hydrogenace v přítomnosti kyseliny chlorovodíkové s následným přidáním do vroucí vody,[1][3][7] čímž se získá nestabilní meziprodukt, který se rychle přeskupí a uvolní oxid uhličitý, pohánějící reakci vpřed. To vede k dalšímu přeskupení a následnému hydrolýza, což nakonec vede k tvorbě aldehydu nesoucího další aminokyselinový zbytek v sekvenční sérii a k ​​vyloučení zbytkového peptidu v amidové formě.[3]

Mechanismus Bergmannovy degradace

Byl navržen mechanismus, který zobrazuje katalytická hydrogenace benzylurethanu jako společné přeskupení, které uvolňuje oxid uhličitý současně s tvorbou amidu.[3]

Příprava azidu

Výše uvedená konverze na acylazid bylo provedeno různorodě; Bergmann využil methylester a hydrazid vzhledem k tomu, že novější pokusy navrhly metody, jako jsou: nitrosylace N-formylaminoacylhydrazidu a následná substituce azidem sodným,[7] reakce karboxylové kyseliny s difenylfosforazidátem, triethylaminem a hydroxylovou složkou,[8] a reakce mezi TMS azidem a anhydridem aminokyseliny.[3]

Aplikace

Bergmannova degradace je určena pro a byla použita jako metoda pro peptidové sekvenování.[1][3] Bylo také navrženo pro použití při štěpení 3,4-vazby penicilin jádro.[3][9] Sloučenina 2,2-dimethyl-6-ftalimido-3-penamylisokyanát byla získána různými způsoby, včetně Curtiusova přesmyku, a předpokládalo se, že by mohla projít Bergmannovou degradací za vzniku požadovaného aldehydu a také močovina vedlejší produkt.[9] Ačkoli Bergmannova degradace byla skutečně možná, bylo zjištěno, že k vytvoření požadovaného produktu postačí jednoduchá zředěná kyselá hydrolýza.[9]

Curtius přesmyk

Bergmannova degradace využívá degradaci azidu popsanou Curtiusovým přesmykem.[1] Curtius se také pokusil degradovat benzoylované aminokyseliny; jeho metoda však zahrnovala štěpení karbamátu silným energetickým zpracováním kyselinami, které vedlo k rozkladu výsledného aldehydu a amidů kyselin.[1] To Bergmanna přesvědčilo, že po Curtiusově degradaci azidu může následovat zpracování benzylalkoholem (jeho karbobenzoxy metodou) za účelem izolace výsledného aminokyselinového aldehydu a zbytkového peptidového amidu pro účely sekvenování.[1]

Edmanova degradace

The Edmanova degradace je alternativní metoda pro sekvenování peptidů, která štěpí aminokyselinové zbytky z N-konce peptidu.[4] V roce 1950 Edman navrhl reakci s fenylthiokyanátem (myšlenka, kterou si vypůjčil ze studie z roku 1927 Bergmann, Kann a Miekeley [10] ) za vzniku fenylthiokarbamylpeptidů s následnou hydrolýzou za relativně mírných podmínek k odštěpení N-koncové aminokyseliny jako fenylthiohydantoinu.[4][10] Fenylthiohydantoin je dostatečně stabilní, aby podstoupil různé sekvenční postupy, jako jsou ty, které zahrnují chromatografie a hmotnostní spektrometrie.[1][6] Jednalo se o zdokonalení dřívější metody navržené Abderhaldenem a Brockmannem v roce 1930, která prokázala N-koncovou přeměnu aminokyseliny na hydantoin za silnějších hydrolytických podmínek, kde se ukázalo jako problematické štěpení zbytkového peptidu.[10] Primární výhodou, kterou má Edmanova degradace oproti Bergmannově degradaci, je snadnost, s jakou může reziduální peptid znovu vstoupit do procesu kvůli zachování jeho struktury během postupného štěpení.[5][6] Opakování Bergmannovy degradace pravděpodobně není tak přímé, protože zbývající peptid je v amidové formě.[3]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d E F G h i j k l Bergmann, M. (1934). "Syntéza a degradace proteinů v laboratoři a v metabolismu". Věda. 79 (2055): 439–45. Bibcode:1934Sci .... 79..439B. doi:10.1126 / science.79.2055.439. PMID  17821739.
  2. ^ Bergmann, M .; Zervas, L. (1936). "Metoda pro postupnou degradaci polypeptidů". J. Biol. Chem. 113: 341.
  3. ^ A b C d E F G h i j Wang, Zerong, ed. (2009). Komplexní reakce organických látek a reagencie: Bergmann Degradation. John Wiley & Sons, Inc. ISBN  978-0-471-70450-8.
  4. ^ A b C Edman, Pehr; Högfeldt, Erik; Sillén, Lars Gunnar; Kinell, Per-Olof (1950). "Metoda pro stanovení sekvence aminokyselin v peptidech". Acta Chemica Scandinavica. 4: 283–293. doi:10,3891 / acta.chem.scand.04-0283.
  5. ^ A b Johnson, R. S.; Walsh K.A. (1992). „Sekvenční analýza peptidových směsí automatizovanou integrací Edmanových a hmotnostních spektrometrických dat“. Protein Sci. 1 (9): 1083–1091. doi:10.1002 / pro.5560010902. PMC  2142175. PMID  1304388.
  6. ^ A b C Smith, John Bryan (2001). Sekvenování peptidů Edmanovou degradací. Slough, Velká Británie: Macmillan Publisher Ltd. s. 1–3.
  7. ^ A b Chorev, M .; Goodman (1983). "Částečně upravené peptidy retro-inverze". Int. J. Pept. Protein Res. 21 (3): 258–268. doi:10.1111 / j.1399-3011.1983.tb03103.x.
  8. ^ Ninomiya, K .; Shioiri, T .; Yamada, S. (1974). „Fosfor v organické syntéze - VII“. Čtyřstěn. 30 (14): 2151–2157. doi:10.1016 / S0040-4020 (01) 97352-1.
  9. ^ A b C Sheehan, J.C .; Brandt, K.G. (1965). „Nové štěpení penicilinového jádra“. J. Am. Chem. Soc. 87 (23): 5468–5469. doi:10.1021 / ja00951a038. PMID  5844823.
  10. ^ A b C Evans, G.G .; Reith, W.S. (1953). „Syntéza derivátů 3- (4'-dimethylamino-3: '5'-dinitrofenyl) hydantoinu různých aminokyselin a jejich použití pro stanovení N-koncových aminokyselin“. The Biochemical Journal. 56 (1): 111–6. doi:10.1042 / bj0560111. PMC  1269577. PMID  13126100.