पेप्टाइड संश्लेषण

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विलयन में दो अमीनो अम्लों का युग्मन। पेप्टाइड बंधन बनाने के लिए एक का असुरक्षित अमाइन दूसरे के असुरक्षित कार्बोक्जिलिक अम्ल समूह के साथ प्रतिक्रिया करता है। इस उदाहरण में, प्रत्येक प्रारंभिक सामग्री में दूसरा प्रतिक्रियाशील समूह (अमाइन/अम्ल) एक सुरक्षा समूह धारण करता है।

कार्बनिक रसायन विज्ञान में, पेप्टाइड संश्लेषण पेप्टाइड्स का उत्पादन होता है, यौगिक जहां कई एमिनो अम्ल एमाइड बंध के माध्यम से जुड़े होते हैं, जिन्हें पेप्टाइड बंध भी कहा जाता है। पेप्टाइड रासायनिक रूप से अमीनो अम्ल के कार्बोक्सिल समूह के दूसरे के अमाइन समूह के संघनन प्रतिक्रिया द्वारा संश्लेषित होते हैं। विभिन्न अमीनो अम्ल साइड चेन के साथ अवांछनीय पक्ष प्रतिक्रियाओं को रोकने के लिए समूह रणनीतियों की रक्षा करना सामान्यतः आवश्यक होता है।[1] रासायनिक पेप्टाइड संश्लेषण सामान्यतः पेप्टाइड (सी-टर्मिनस) के कार्बोक्सिल अंत में प्रारंभ होता है, और एमिनो-टर्मिनस (N- टर्मिनस ) की ओर बढ़ता है।[2] जीवित जीवों में प्रोटीन जैवसंश्लेषण (लंबा पेप्टाइड) विपरीत दिशा में प्रकट होता है।

पेप्टाइड्स का रासायनिक संश्लेषण मौलिक समाधान-प्रक्रिया तकनीकों का उपयोग करके किया जाता है, चूंकि इन्हें ठोस-प्रक्रिया विधियों द्वारा अधिकांश अनुसंधान और विकास सेटिंग्स में परिवर्तित कर दिया जाता है।[3] इस प्रक्रिया के फलस्वरूप संश्लेषण औद्योगिक उद्देश्यों के लिए पेप्टाइड्स के बड़े पैमाने पर उत्पादन में इसकी उपयोगिता को निरंतर रखता है।

रासायनिक संश्लेषण पेप्टाइड्स के उत्पादन की सुविधा देता है जो बैक्टीरिया में प्रोटीन उत्पादन के लिए कठिन हैं, इस प्रकार अप्राकृतिक अमीनो अम्ल का समावेश, पेप्टाइड/प्रोटीन बैकबोन संशोधन, और डी-प्रोटीन का संश्लेषण, जिसमें एमिनो अम्ल आइसोमेरिज्म या डी-एमिनो अम्ल में सम्मिलित रहता हैं।

ठोस-प्रक्रिया संश्लेषण

प्रयोगशाला में सिंथेटिक पेप्टाइड्स के उत्पादन के लिए स्थापित विधि को ठोस प्रक्रिया पेप्टाइड संश्लेषण (एसपीपीएस) के रूप में जाना जाता है।[2] रॉबर्ट ब्रूस मेरिफिल्ड द्वारा अग्रणी,[4][5] एसपीपीएस मैक्रोस्कोपिक रूप से अघुलनशील विलायक-सूजे हुए मनके राल प्रमाण पर अमीनो अम्ल डेरिवेटिव की क्रमिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से पेप्टाइड श्रृंखला की तेजी से असेंबली की अनुमति देता है।

ठोस प्रमाण में प्रतिक्रियाशील समूहों (जैसे अमाइन या हाइड्रॉक्सिल समूह) के साथ क्रियाशील छोटे, बहुलक राल मोती होते हैं जो नवजात पेप्टाइड श्रृंखला से जुड़ते हैं।[2] चूंकि पेप्टाइड पूरे संश्लेषण के समय सहसंयोजक रूप से प्रमाण से संयोजित रहता है, यह इसके अतिरिक्त अभिकर्मकों और साइड उत्पादों को धोने और छानने से पृथक करता है। यह दृष्टिकोण प्रत्येक प्रतिक्रिया के बाद इसके फलस्वरूप उत्पाद पेप्टाइड के तुलनात्मक रूप से समय लेने वाले विरोध को अलग करता है, जिसकी आवश्यकता पारंपरिक समाधान-प्रक्रिया संश्लेषण का उपयोग करते समय होती हैं।

प्रत्येक अमीनो अम्ल को पेप्टाइड श्रृंखला एन-टर्मिनस से जोड़े जाने के लिए अपने एन-टर्मिनस और साइड चेन पर उचित सुरक्षा समूहों का उपयोग करके समूह की रक्षा करनी चाहिए जैसे कि टर्ट-ब्यूटिलोक्सीकार्बोनिल प्रोटेक्टिंग ग्रुप (अम्ल-लैबाइल) या फ्लूओरेंनिलमेथिलओक्सीकार्बोनिल रक्षा समूह (क्षार-लैबाइल) , साइड चेन और उपयोग की जाने वाली सुरक्षा रणनीति के आधार पर की जाती हैं।[1]

सामान्य एसपीपीएस प्रक्रिया वैकल्पिक एन-टर्मिनल डिप्रोटेक्शन और युग्मन प्रतिक्रियाओं के दोहराए गए चक्रों में से है। राल को प्रत्येक प्रक्रिया के बीच धोया जा सकता है।[2] इस प्रकार पहले अमीनो अम्ल राल के साथ युग्मित होता है। इसके पश्चात अमीन को हटा दिया जाता है, और उसके बाद संयोजित किये जाने वाले अगले अमीनो अम्ल के सक्रिय कार्बोक्सिल समूह के साथ जोड़ा जाता है। इस प्रकार वांछित अनुक्रम संश्लेषित होने तक यह चक्र दोहराया जाता है। एसपीपीएस चक्रों में कैपिंग स्टेप्स भी सम्मिलित हो सकते हैं जो प्रतिक्रिया न करने वाले अमीनो अम्ल के सिरों को प्रतिक्रिया करने से रोकते हैं। संश्लेषण के अंत में, क्रूड पेप्टाइड को ठोस प्रमाण से साफ किया जाता है, साथ ही साथ ट्राइफ्लूरोएसेटिक अम्ल जैसे अभिकर्मक का उपयोग करके सभी सुरक्षा समूहों को हटा दिया जाता है।[2] इस प्रकार कार्बनिक घुलनशील उप-उत्पादों को हटाने के लिए क्रूड पेप्टाइड को डायथाइल ईथर जैसे गैर-ध्रुवीय विलायक से अवक्षेपित किया जा सकता है। कच्चे पेप्टाइड को उच्च-प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी या व्युत्क्रम प्रक्रिया के लिए एचपीएलसी का उपयोग करके शुद्ध किया जा सकता है।[6][7] इस प्रकार शुद्धि प्रक्रिया, विशेष रूप से लंबे पेप्टाइड्स की, चुनौतीपूर्ण हो सकती है, क्योंकि वांछित पेप्टाइड उत्पाद के समान गुणों वाले कई छोटे उप-उत्पादों की संचयी मात्रा को हटाना आवश्यक होता हैं। इस कारण तथाकथित निरंतर क्रोमैटोग्राफी प्रक्रियाएं जैसे बहु-स्तंभ प्रतिधारा विलायक ढाल शुद्धिकरण शुद्धता का त्याग किए बिना उपज को अधिकतम करने के लिए व्यावसायिक सेटिंग्स में तेजी से उपयोग किया जा रहा है।[8] इस प्रकार एसपीपीएस रासायनिक उपज से सीमित है, और सामान्यतः 70 एमिनो अम्ल की सीमा में पेप्टाइड्स और प्रोटीन सिंथेटिक पहुंच की सीमा को बढ़ा रहे हैं।[2] सिंथेटिक कठिनाई भी अनुक्रम पर निर्भर है; सामान्यतः एकत्रीकरण-प्रवण अनुक्रम जैसे एमिलॉयड्स[9] बनाना कठिन होता हैं। इस प्रकार देशी रासायनिक बंधन जैसे लिगेशन दृष्टिकोण का उपयोग करके लंबी लंबाई तक पहुंचा जा सकता है, जहां समाधान में दो छोटे पूरी तरह से संरक्षित सिंथेटिक पेप्टाइड्स सम्मिलित हो सकते हैं।

पेप्टाइड युग्मन अभिकर्मक

इसकी महत्वपूर्ण विशेषता जिसने एसपीपीएस के व्यापक अनुप्रयोग को सक्षम किया है वह युग्मन प्रक्रिया में अत्यधिक उच्च पैदावार की पीढ़ी है।[2] बंधन-गठन की स्थिति के बीच अत्यधिक कुशल एमाइड की आवश्यकता होती है।[10][11][12] प्रत्येक अमीनो अम्ल (2- और 10-गुना के बीच) को अधिकता से संयोजित किया जाता हैं। इस प्रकार अंतिम पेप्टाइड उत्पाद में एपिमेराइजेशन से बचने के लिए युग्मन के समय अमीनो अम्ल क्रम का न्यूनतमकरण भी महत्वपूर्ण है।

किसी अमीन और कार्बोक्जिलिक अम्ल के बीच एमाइड बंध गठन एमाइड संश्लेषण, और इस प्रकार सामान्यतः 'युग्मन अभिकर्मकों' या 'एक्टिवेटर्स' की आवश्यकता होती है। युग्मन अभिकर्मकों की विस्तृत श्रृंखला सम्मिलित है, विशेष रूप से युग्मन के लिए उनकी अलग-अलग प्रभावशीलता के कारण,[13][14] इनमें से कई अभिकर्मक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं।

कार्बोडाइमाइड्स

डीआईसी/एचओबीटी का उपयोग कर एमाइड बंध गठन।[12]

डाईसाइक्लोहेक्सिलकार्बोडाइमाइड (डीसीसी) और डाईसोप्रोपिलकार्बोडिमाइड (डीआईसी) जैसे कार्बोडाइमाइड्स का उपयोग अधिकांशतः एमाइड बंध गठन के लिए किया जाता है।[12] इस प्रतिक्रिया को अत्यधिक प्रतिक्रियाशील ओ-एसिलीसौरिया के गठन के माध्यम से आगे बढ़ती है। इस प्रतिक्रियाशील मध्यवर्ती पर पेप्टाइड एन-टर्मिनल एमाइन द्वारा हमला किया जाता है, जिससे पेप्टाइड बंध बनता है। गैर-ध्रुवीय विलयन जैसे डाइक्लोरोमेथेन में ओ-एसिलीसुरिया का निर्माण सबसे तेजी से होता है।[15]

एसपीपीएस के लिए डीआईसी विशेष रूप से उपयोगी है क्योंकि एक तरल के रूप में इसे सरलता से वितरित किया जाता है, और यूरिया उपोत्पाद सरलता से धुल जाता है। इसके विपरीत, संबंधित कार्बोडाइमाइड 1-एथिल-3-(3-डाइमिथाइलैमिनोप्रोपिल) कार्बोडाइमाइड (EDC) का उपयोग अधिकांशतः समाधान-प्रक्रिया पेप्टाइड कपलिंग के लिए किया जाता है क्योंकि इसके यूरिया उपोत्पाद को जलीय वर्क-अप (रसायन विज्ञान) के समय धोने से हटाया जा सकता है। .[12]

एक उपहार
एचओएटी
एचओएटी का पड़ोसी समूह प्रभाव

इस प्रकार कार्बोडाइमाइड सक्रियण सक्रिय अमीनो अम्ल के रेसमीकरण की संभावना को खोलता है।[12] इस प्रकार रेसमाइजेशन को 'रेसमाइजेशन सप्रेसिंग' एडिटिव्स जैसे ट्राईज़ोल [[1-हाइड्रॉक्सी-7-एज़ाबेंज़ोट्रीज़ोल]] | ये अभिकर्मक सक्रिय एस्टर बनाने के लिए O-एकिलिसौरिया मध्यवर्ती पर हमला करते हैं, जो बाद में पेप्टाइड के साथ वांछित पेप्टाइड बंध बनाने के लिए प्रतिक्रिया करता है।[16] एथिल सायनोहाइड्रोक्सीमिनोएसिटेट (ऑक्सीमा), कार्बोडाइमाइड युग्मन के लिए एक योज्य, एचओएटी के विकल्प के रूप में कार्य करता है। [17]

एमिनियम/यूरोनियम और फॉस्फोनियम लवण

यूरोनियम आधारित पेप्टाइड युग्मन अभिकर्मक

कुछ युग्मन अभिकर्मक कार्बोडाइमाइड को पूर्ण रूप से छोड़ देते हैं और गैर-न्युक्लेओफ़िलिक आयनों ( टेट्राफ्लूओरोबोरेट या हेक्साफ्लोरोफॉस्फेट) के एमिनियम/यूरोनियम या फॉस्फोनियम नमक के रूप में एचओएटी/एचओबीटी अंश को सम्मिलित करते हैं।[11]एमिनियम/यूरोनियम अभिकर्मकों के उदाहरणों में एचएटीयू (एचओएटी), एचबीटीयू/टीबीटीयू (एचओबीटी) और एचसीटीयू (6-Clएचओबीटी) सम्मिलित हैं। एचबीटीयू और टीबीटीयू केवल आयनों के चुनाव में भिन्न हैं। फॉस्फोनियम अभिकर्मकों में पीईबाॅप (एचओबीटी) और पीईएओपी (एचओएटी) सम्मिलित हैं।

ये अभिकर्मक कारबोडिमाइड सक्रियण स्थितियों के समान सक्रिय एस्टर प्रजाति बनाते हैं, किन्तु प्रारंभिक सक्रियण प्रक्रिया की दर में भिन्न होते हैं, जो युग्मन अभिकर्मक के कार्बन कंकाल की प्रकृति द्वारा निर्धारित किया जाता है।[18] इसके अतिरिक्त, एमिनियम / यूरोनियम अभिकर्मक पेप्टाइड एन-टर्मिनस के साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम होते हैं जिससे कि निष्क्रिय गुआनाइडिन उपोत्पाद बनाया जा सके, जबकि फॉस्फोनियम अभिकर्मक नहीं हैं।

प्रोपेनफॉस्फोनिक अम्ल एनहाइड्राइड

इस प्रकार 2000 के दशक के बाद से, व्यावसायिक रूप से टी3पी जैसे विभिन्न नामों के अनुसार व्यावसायिक रूप से बेचा जाने वाला प्रोपेनफ़ॉस्फ़ोनिक अम्ल एनहाइड्राइड, व्यावसायिक अनुप्रयोगों में एमाइड बंध निर्माण के लिए उपयोगी अभिकर्मक बन गया है। यह कार्बोक्जिलिक अम्ल के ऑक्सीजन को एक छोड़ने वाले समूह में परिवर्तित करता है, जिसके पेप्टाइड-युग्मन उपोत्पाद पानी में घुलनशील होते हैं और सरलता से धुल सकते हैं। एक गैर-पेप्टाइड दवा की तैयारी के लिए प्रोपेनफॉस्फोनिक अम्ल एनहाइड्राइड और अन्य पेप्टाइड युग्मन अभिकर्मकों के बीच एक प्रदर्शन तुलना में, यह पाया गया कि यह अभिकर्मक उपज और कम एपिमेराइजेशन के संबंध में अन्य अभिकर्मकों से उत्तम था।[19]

ठोस प्रमाण

एसपीपीएस में उपयोग होने वाला क्रॉस-लिंक्ड पॉलीस्टाइनिन सबसे आम ठोस प्रमाण है।

पेप्टाइड संश्लेषण के लिए ठोस प्रमाण भौतिक स्थिरता के लिए चुने गए हैं, जिससे कि तरल पदार्थों को तेजी से छानने की अनुमति मिल सके। एसपीपीएस के समय उपयोग किए जाने वाले अभिकर्मकों और विलयन के लिए उपयुक्त प्रमाण निष्क्रिय हैं और पहले अमीनो अम्ल के संयोजन की अनुमति देते हैं।[20] प्रज्जवलन का बहुत महत्व है क्योंकि पेप्टाइड संश्लेषण ठोस प्रमाण के सूजे हुए छिद्रों के अंदर होता है।[21]

तीन प्राथमिक प्रकार के ठोस प्रमाण हैं: जेल-प्रकार के प्रमाण, सतह-प्रकार के प्रमाण और सम्मिश्र पर आधारित है।[20] पेप्टाइड संश्लेषण के लिए उपयोग किए जाने वाले ठोस प्रमाण में सुधार एसपीपीएस के डीप्रोटेक्शन प्रक्रिया के समय टीएफए के बार-बार उपयोग का सामना करने की उनकी क्षमता को बढ़ाता है।[22] इस प्रकार सी-टर्मिनल कार्बोक्जिलिक अम्ल या एमाइड वांछित है या नहीं, इसके आधार पर दो प्राथमिक रेजिन का उपयोग किया जाता है। इस प्रकार वांग राल था, इस प्रकार सी-टर्मिनल कार्बोक्जिलिक अम्ल के साथ पेप्टाइड्स के लिए सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला राल के रूप में कार्य करता हैं।[23][needs update]

समूह योजनाओं की सुरक्षा

जैसा कि ऊपर बताया गया है, पेप्टाइड संश्लेषण के समय एन-टर्मिनल और साइड चेन समूहों की रक्षा करना का उपयोग अवांछनीय साइड रिएक्शन से बचने के लिए आवश्यक है, जैसे कि सक्रिय अमीनो अम्ल के स्व-युग्मन (बहुलकीकरण) पर आधारित हैं।[1] यह इच्छित पेप्टाइड युग्मन प्रतिक्रिया के साथ प्रतिस्पर्धा करेगा, जिसके परिणामस्वरूप कम उपज या वांछित पेप्टाइड को संश्लेषित करने में पूर्ण विफलता भी होती हैं।

दो प्रमुख सुरक्षा समूह योजनाओं का उपयोग सामान्यतः ठोस प्रक्रिया पेप्टाइड संश्लेषण में किया जाता है: इस प्रकार तथाकथित बोक/बेंज़िल और एफमाॅक/टीईआरटी ब्यूटिल दृष्टिकोण पर आधारित हैं।[2] बाॅक/बीजेडएल कार्यनीति साइड चेन सुरक्षा के साथ ट्री फ्लुओरो असेटिक अमल एन-टर्मिनल टर्ट-ब्यूटिलोक्सीकार्बोनिल प्रोटेक्टिंग ग्रुप प्रोटेक्शन का उपयोग करती है जिसे अंतिम क्लीवेज प्रक्रिया (ठोस प्रमाण से पेप्टाइड के एक साथ क्लीवेज के साथ) के समय निर्जल हाइड्रोजिन फ्लोराइड का उपयोग करके हटा दिया जाता है। एफमाॅक/टीबीयू एसपीपीएस क्षार-लैबाइल फ्लूओरेंनिलमेथिलओक्सीकार्बोनिल प्रोटेक्टिंग ग्रुप एन-टर्मिनल प्रोटेक्शन का उपयोग करता है, साइड चेन प्रोटेक्शन और एक रेजिन लिंकेज के साथ जो अम्ल-लैबाइल (टीएफए उपचार के माध्यम से अंतिम अम्लीय क्लीवेज किया जाता है)।

प्रत्येक के फायदे और हानि सहित दोनों दृष्टिकोणों को नीचे और अधिक विवरण में रेखांकित किया गया है।

बोक/बीजेडएल एसपीपीएस

Main article: टर्ट-ब्यूटिलोक्सीकार्बोनिल प्रोटेक्टिंग ग्रुप
केंद्र

एसपीपीएस के आगमन से पहले, रासायनिक पेप्टाइड संश्लेषण के लिए समाधान विधियां अस्थायी एन-टर्मिनल α-अमीनो सुरक्षा समूह के रूप में टर्ट-ब्यूटिलोक्सीकार्बोनिल (संक्षिप्त 'बोक') पर निर्भर थीं। बीओसी समूह को अम्ल से हटा दिया जाता है, जैसे ट्राइफ्लूरोएसेटिक अम्ल (टीएफए) इत्यादि। इस प्रकार यह अतिरिक्त टीएफए की उपस्थिति में लाभ रूप से आवेशित अमीनो समूह बनाता है (ध्यान दें कि दाईं ओर की छवि में अमीनो समूह प्रोटोनेटेड नहीं है), जो कि प्रभावित नहीं होता है और आने वाले सक्रिय अमीनो अम्ल के साथ युग्मित करता है।[24] इस प्रकार मूल युग्मन प्रतिक्रिया के समय या तो युग्मन से पहले या सीटू में तटस्थता हो सकती है।

बाॅक/बीजेडएल दृष्टिकोण संश्लेषण के समय पेप्टाइड प्रोटीन एकत्रीकरण को कम करने में अपनी उपयोगिता को निरंतर रखता है।[25] इसके अतिरिक्त, एफमाॅक/टीईआरटी ब्यूटिल दृष्टिकोण पर बाॅक/बेंजिल एसपीपीएस को प्राथमिकता दी जा सकती है, जब पेप्टाइड्स को क्षार-सेंसिटिव मोएटीज़ (जैसे डिपसिप्टाइड्स या थिओस्टर मोइटीज़) से संश्लेषित किया जाता है, क्योंकि एफमाॅक डीप्रोटेक्शन स्टेप के समय क्षार के साथ उपचार आवश्यक होता है।

बोक/बेंजाइल एसपीपीएस के समय उपयोग किए जाने वाले स्थायी साइड-चेन सुरक्षा समूह सामान्यतः बेंजाइल या बेंजाइल-आधारित समूह होते हैं।[1]ठोस प्रमाण से पेप्टाइड का अंतिम निष्कासन हाइड्रोलाइटिक के माध्यम से निर्जल हाइड्रोजन फ्लोराइड का उपयोग करके साइड चेन डीप्रोटेक्शन के साथ-साथ होता है। अंतिम उत्पाद एक फ्लोराइड नमक है जो घुलनशीलता के लिए अपेक्षाकृत सरल है। प्रतिक्रियाशील उद्धरणों को अवांछित उपोत्पाद उत्पन्न करने से रोकने के लिए क्रेसाॅल जैसे स्केवेंजर्स को एचएफ में जोड़ा जाना चाहिए।

एफमाॅक/टीबीयू एसपीपीएस

See also: फ्लोरनाइलमिथाइलोक्सीकार्बोनिल प्रोटेक्टिंग ग्रुप
CO2) और मुक्त अमीन। डिबेंजोफुलवेन भी उत्पन्न होता है। यह प्रतिक्रिया फ्लोरीन प्रोटॉन की अम्लता के कारण होने में सक्षम होती है, जिसके परिणामस्वरूप बनने वाले सुगंधित आयनों का स्थिरीकरण होता है। डिबेंज़ोफुलवेन उपोत्पाद न्यूक्लियोफाइल जैसे कि पाइपरिडीन (जो बड़ी मात्रा में है), या संभावित रूप से जारी एमाइन के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है।[26]

इस प्रकार N-टर्मिनल फ्लूओरेंनिलमेथिलओक्सीकार्बोनिल सुरक्षा समूह सुरक्षा का उपयोग बाॅक/बेंजिल एसपीपीएस के लिए उपयोग किए जाने की तुलना में एक हल्के डीप्रोटेक्शन योजना की अनुमति देता है, और यह सुरक्षा योजना एसपीपीएस के अनुसार वास्तव में ऑर्थोगोनल है।[27] एफमाॅक डीप्रोटेक्शन एक आधार का उपयोग करता है, सामान्यतः डाइमिथाइलफोर्माइड में 20-50% पाइपरिडीन हैं।[20] इस प्रकार उत्पन्न होने वाले अमाइन इसलिए तटस्थ है, और परिणामस्वरूप पेप्टाइड-राल का कोई तटस्थकरण आवश्यक नहीं है, जैसा कि बोक / बीजल दृष्टिकोण की स्थिति में है। चूंकि पेप्टाइड श्रृंखलाओं के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण की कमी से एफमाॅक/टीबीयू एसपीपीएस के साथ एकत्रीकरण का जोखिम बढ़ सकता है। क्योंकि मुक्त फ्लोरीनाइल समूह एक क्रोमोफोर है, प्रतिक्रिया मिश्रण के यूवी अवशोषक द्वारा एफमाॅक डीप्रोटेक्शन की जाँच की जा सकती है, एक रणनीति जो स्वचालित पेप्टाइड सिंथेसाइज़र में नियोजित होती है।

एफमाॅक समूह की अम्ल के लिए स्थिर होने के समय अपेक्षाकृत हल्की मौलिक स्थितियों के अनुसार क्लीव होने की क्षमता, साइड चेन प्रोटेक्टिंग ग्रुप जैसे बाॅक और टीबीयू के उपयोग की अनुमति देती है, जिन्हें फाइनल के लिए उपयोग किए जाने वाले की तुलना में माइल्ड अम्लिक फ़ाइनल क्लीवेज स्थिति (टीएफए) में हटाया जा सकता है। बाॅक/बेंजिल एसपीपीएस (एचएफ) या साइड चेन डीप्रोटेक्शन के परिणामस्वरूप प्रस्तुत होने वाली प्रतिक्रियाशील कैटिओनिक प्रजातियों के साथ साइड रिएक्शन को रोकने के लिए पानी और ट्राइसोप्रोपाइलसिलीन (टिप्स) जैसे मैला ढोने वालों को अंतिम क्लीवेज के समय सबसे अधिक जोड़ा जाता है। फिर भी, कई अन्य उत्तम यौगिकों का भी उपयोग किया जा सकता है।[28][29][30] परिणामी कच्चे पेप्टाइड को टीएफए नमक के रूप में प्राप्त किया जाता है, जो बोक एसपीपीएस में उत्पन्न फ्लोराइड नमक की तुलना में संभावित रूप से अधिक कठिन होता है।

एफमाॅक/टीबीयू एसपीपीएस कम परमाणु अर्थव्यवस्था है | परमाणु महँगे होते है, क्योंकि फ्लोरीनाइल समूह बाॅक समूह की तुलना में बहुत बड़ा है। तदनुसार, एफमाॅक अमीनो अम्ल की कीमतें 1990 के दशक में पहली संश्लेषित पेप्टाइड दवाओं में से एक, इनफ्यूविरटाइड के बड़े पैमाने पर पायलटिंग प्रारंभ होने तक उच्च थीं, जब बाजार की मांग ने एफमाॅक- बनाम बाॅक- अमीनो अम्ल के सापेक्ष मूल्यों को समायोजित किया जाता हैं।

अन्य सुरक्षा समूह

बेंज़िलॉक्सी-कार्बोनिल

See also: कार्बोक्सीबेंज़िल

(जेड) समूह एक अन्य कार्बामेट-प्रकार का अमाइन सुरक्षा समूह है, जिसे 1930 के दशक की प्रारंभ में लियोनिदास ज़र्वस द्वारा खोजा गया था और सामान्यतः बेंजाइल क्लोरोफॉर्मेट के साथ प्रतिक्रिया के माध्यम से जोड़ा जाता है।[31]

बेंजाइल क्लोरोफॉर्मेट (जेड-क्लोराइड) के साथ प्रतिक्रिया से जेड सुरक्षा समूह का परिचय

एसीटिक अम्ल में हाइड्रोजन ब्रोमाइड, या उत्प्रेरक हाइड्रोजनीकरण की दुग्ध स्थितियों का उपयोग करके इसे कठोर परिस्थितियों में हटा दिया जाता है।

इस पद्धति का पहली बार 1932 में ज़र्वस और मैक्स बर्गमैन द्वारा ऑलिगोपेप्टाइड्स के संश्लेषण में उपयोग किया गया था।[32] इसलिए, यह बर्गमैन-ज़र्वस संश्लेषण के रूप में जाना जाने लगा, जो युग-निर्माण की विशेषता थी और सिंथेटिक पेप्टाइड रसायन को एक अलग क्षेत्र के रूप में स्थापित करने में सहायता करता था।[31] इसने नियंत्रित पेप्टाइड संश्लेषण के लिए पहली उपयोगी प्रयोगशाला विधि का गठन किया, जो प्रतिक्रियाशील साइड-चेन के साथ पहले अप्राप्य पेप्टाइड्स के संश्लेषण को सक्षम करता है, जबकि जेड-संरक्षित अमीनो अम्ल को भी रेसमाइजेशन से गुजरने से रोका जाता है।[31][32]

इस प्रकार 1950 के दशक की प्रारंभ में नई विधियों (जैसे कि बोक प्रोटेक्टिंग ग्रुप) के प्रकाशन के बाद पूरे दो दशकों तक बर्गमैन-ज़र्वस पद्धति का उपयोग पेप्टाइड रसायन विज्ञान में मानक अभ्यास बना रहा हैं।[31] आजकल, जबकि इसे समय-समय पर α-अमाइन सुरक्षा के लिए उपयोग किया जाता है, यह सामान्यतः साइड चेन सुरक्षा के लिए अधिक उपयोग किया जाता है।

आबंटन और विविध समूह

एलिलोक्सीकार्बोनिल (आवंटन) सुरक्षा समूह का उपयोग एमिनो समूह (या कार्बोक्जिलिक अम्ल या अल्कोहल समूह) की रक्षा के लिए किया जाता है, जब एक ऑर्थोगोनल डिप्रोटेक्शन योजना की आवश्यकता होती है। यह कभी-कभी ऑन-रेसिन चक्रीय पेप्टाइड गठन का संचालन करते समय भी प्रयोग किया जाता है, जहां पेप्टाइड एक साइड-चेन कार्यात्मक समूह द्वारा राल से जुड़ा होता है। एलाॅक समूह को टेट्राकिस (ट्रिफेनिलफॉस्फीन) पैलेडियम (0) का उपयोग करके हटाया जा सकता है।[33]

प्रोटीन माइक्रोएरे से जुड़े सिंथेटिक चरणों जैसे विशेष अनुप्रयोगों के लिए, कभी-कभी लिथोग्राफिक कहे जाने वाले सुरक्षा समूहों का उपयोग किया जाता है, जो प्रकाश के एक विशेष तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश रसायन के लिए उत्तरदायी होते हैं, और इसलिए जिन्हें लिथोग्राफी प्रकार के संचालन के समय हटाया जा सकता है।[34][35][36][37]

रीजियोसेलेक्टिव डाइसल्फ़ाइड बंध गठन

कई देशी डाइसल्फाइड्स का निर्माण ठोस-प्रक्रिया विधियों द्वारा देशी पेप्टाइड संश्लेषण को चुनौती देता है। रैंडम चेन कॉम्बिनेशन का परिणाम सामान्यतः गैर-देशी डाइसल्फ़ाइड बंध वाले कई उत्पादों में होता है।[38] डाइसल्फ़ाइड बंध का प्रक्रियाबद्ध गठन सामान्यतः उपयोगी विधि है, और थिओल सुरक्षा समूहों के साथ किया जाता है।[39] विभिन्न थियोल सुरक्षा समूह ऑर्थोगोनल सुरक्षा के कई आयाम प्रदान करते हैं। ये ऑर्थोगोनली संरक्षित सिस्टीन पेप्टाइड के ठोस-प्रक्रिया संश्लेषण के समय सम्मिलित किए गए हैं। इस प्रकार मुक्त थिओल समूहों के चयनात्मक प्रदर्शन की अनुमति देने के लिए इन समूहों को लगातार हटाने से प्रक्रियाबद्ध तरीके से डाइसल्फ़ाइड गठन होता है। समूहों को हटाने के क्रम पर विचार किया जाना चाहिए जिससे कि एक समय में केवल एक समूह को हटाया जा सकता हैं।

पेप्टाइड संश्लेषण में उपयोग किए जाने वाले थिओल सुरक्षा समूहों को बाद में रीजियोसेलेक्टिव डाइसल्फ़ाइड बंध गठन की आवश्यकता होती है, जिसमें कई विशेषताएं होनी चाहिए।[40][41] इस प्रकार सबसे पहले, उन्हें उन स्थितियों के साथ प्रतिवर्ती होना चाहिए जो असुरक्षित पक्ष श्रृंखलाओं को प्रभावित नहीं करते हैं। दूसरा, सुरक्षा समूह को ठोस-प्रक्रिया संश्लेषण की स्थितियों का सामना करने में सक्षम होना चाहिए। तीसरा, थियोल प्रोटेक्टिंग ग्रुप को हटाना इस तरह का होना चाहिए कि ऑर्थोगोनल प्रोटेक्शन वांछित होने पर यह अन्य थिओल प्रोटेक्टिंग ग्रुप को निरंतर रखा जाता हैं। इस प्रकार पीजी ए को हटाने से पीजी बी प्रभावित नहीं होना चाहिए। सामान्यतः उपयोग किए जाने वाले कुछ थिओल सुरक्षा समूहों में एसिटामिडोमिथाइल (एसीएम), टर्ट-ब्यूटाइल, 3-नाइट्रो-2-पाइरिडीन सल्फेनिल (एनपीवाईएस), 2- सम्मिलित हैं। पाइरीडीन-सल्फेनिल (पीआईआर), और ट्रिटिल (टीआरटी) समूह का उपयोग किया जाता हैं।[40] इस प्रकार महत्वपूर्ण रूप से, एनपीवाईएस समूह एसीएम पीजी को एक सक्रिय थिओल प्राप्त करने के लिए परिवर्तित कर सकते हैं।[42]

इस पद्धति का उपयोग करते हुए, किसो और सहकर्मियों ने 1993 में इंसुलिन के पहले कुल संश्लेषण की सूचना दी हैं।[43] इस प्रकार इस कार्य में, इंसुलिन की ए-श्रृंखला को इसके सिस्टीन पर निम्नलिखित सुरक्षा समूहों के साथ तैयार किया गया था: सिस ए6(बीयूटी), सिस ए7(एसीएम), और सिस ए11(बीयूटी), सिस ए20 को असुरक्षित छोड़कर किया जाता हैं।[43]

माइक्रोवेव-सहायता प्राप्त पेप्टाइड संश्लेषण

See also: माइक्रोवेव रसायन

माइक्रोवेव-सहायता प्राप्त पेप्टाइड संश्लेषण का उपयोग लंबे पेप्टाइड अनुक्रमों को उपज की उच्च डिग्री और रेसमाइजेशन की कम डिग्री के साथ पूरा करने के लिए किया गया है।[44][45]

लंबे पेप्टाइड्स का संश्लेषण करना

प्रक्रियाबद्ध तरीके से इसके मान में अधिकता लाने के लिए इसमें अमीनो अम्ल को क्रमशः संयोजित किया जाता हैं, छोटे पेप्टाइड्स के लिए आदर्श होते हैं जिनमें 2 और 100 अमीनो अम्ल अवशेष होते हैं। एक अन्य विधि मूल रासायनिक बंधाव है, जिसमें पेप्टाइड अंश युग्मित होते हैं।[46][47][48] चूंकि पूर्व रेसमाइजेशन के बिना पेप्टाइड श्रृंखला को बढ़ा सकता है, किन्तु यदि इसका उपयोग केवल लंबे या अत्यधिक ध्रुवीय पेप्टाइड्स के निर्माण में किया जाता है तो उपज कम हो जाती है। इस प्रकार परिष्कृत लंबे पेप्टाइड्स को संश्लेषित करने के लिए फ्रैगमेंट कंडेनसेशन स्टेप वाइज बढ़ाव से उत्तम है, किन्तु रेसमाइजेशन से बचाने के लिए इसका उपयोग प्रतिबंधित होना चाहिए। इस प्रकार फ़्रैगमेंट संघनन भी अवांछनीय है क्योंकि युग्मित फ़्रैगमेंट सकल अतिरिक्त में होना चाहिए, जो फ़्रैगमेंट की लंबाई के आधार पर एक सीमा हो सकती है।[49]

इस प्रकार लंबी पेप्टाइड शृंखलाओं के उत्पादन के लिए एक नया विकास रासायनिक बंधन है: असुरक्षित पेप्टाइड शृंखलाएं जलीय घोल में रासायनिक चयनात्मक रूप से प्रतिक्रिया करती हैं। पहला काइनेटिक रूप से नियंत्रित उत्पाद एमाइड बंध बनाने के लिए पुनर्व्यवस्थित होता है। देशी रासायनिक बंधाव का सबसे आम रूप एक पेप्टाइड थिएस्टर का उपयोग करता है जो एक टर्मिनल सिस्टीन अवशेष के साथ प्रतिक्रिया करता है।[50]

जलीय घोल में सहसंयोजक पॉलीपेप्टाइड्स को जोड़ने के लिए लागू अन्य तरीकों में विभाजित पूर्णांक का उपयोग सम्मिलित है,[51] सहज आइसोपेप्टाइड बंधन गठन[52] और बंधाव क्रमबद्ध का उपयोग किया जाता हैं।[53]

लंबे पेप्टाइड्स के संश्लेषण को अनुकूलित करने के लिए मेडिकॉन वैली में पेप्टाइड अनुक्रमों को परिवर्तित करने के लिए एक विधि विकसित की गई थी।[citation needed] सरल पूर्व-अनुक्रम (जैसे लाइसिन (लाइस्न); ग्लुटामिक अम्ल (ग्लून); (लाइस्नग्लू)एन) जो पेप्टाइड के सी टर्मिनल में एक अल्फा हेलिक्स जैसी संरचना को प्रेरित करने के लिए सम्मिलित किया गया है। यह संभावित रूप से जैविक अर्ध-जीवन को बढ़ा सकता है, इस प्रकार पेप्टाइड स्थिरता में सुधार कर सकता है और औषधीय गतिविधि या इस प्रक्रिया की रूपरेखा में परिवर्तित किए बिना एंजाइमैटिक गिरावट को रोक सकता है।[54][55]

चक्रीय पेप्टाइड्स

राल चक्रण पर

पेप्टाइड्स एक ठोस प्रमाण पर चक्रीय पेप्टाइड हो सकते हैं। एचबीटीयू/एचओबीटी/डीआईईए, पाईक्लाॅक/डीआईईए जैसे विभिन्न प्रकार के चक्रवात अभिकर्मकों का उपयोग किया जा सकता है।[56] ठोस प्रमाण पर हेड-टू-टेल पेप्टाइड्स बनाए जा सकते हैं। कुछ उपयुक्त बिंदु पर सी-टर्मिनस का डीप्रोटेक्शन डीप्रोटेक्टेड एन-टर्मिनस के साथ एमाइड बंध गठन द्वारा ऑन-रेसिन चक्रीकरण की अनुमति देता है। इस प्रकार एक बार चक्रीकरण हो जाने के बाद, पेप्टाइड को अम्लोलिसिस द्वारा राल से साफ किया जाता है और शुद्ध किया जाता है।[57][58]

चक्रीय पेप्टाइड्स के ठोस-प्रक्रिया संश्लेषण की रणनीति एस्प, ग्लू या लाइस साइड चेन के माध्यम से लगाव तक सीमित नहीं है। सिस्टीन की साइड चेन पर बहुत ही प्रतिक्रियाशील सल्फ़हाइड्रील समूह है। एक डाइसल्फ़ाइड पुल तब बनता है जब एक सिस्टीन से एक सल्फर परमाणु प्रोटीन के एक अलग भाग में दूसरे सिस्टीन से दूसरे सल्फर परमाणु के साथ एकल सहसंयोजक बंधन बनाता है। ये पुल प्रोटीन को स्थिर करने में सहायता करते हैं, विशेष रूप से जो कोशिकाओं से स्रावित होते हैं। इस प्रकार कुछ शोधकर्ता डाइसल्फ़ाइड बंध के गठन को अवरुद्ध करने के लिए एस-एसीटोमिडोमिथाइल (एसीएम) का उपयोग करके संशोधित सिस्टीन का उपयोग करते हैं किन्तु सिस्टीन और प्रोटीन की मूल प्राथमिक संरचना को संरक्षित करते हैं।[59]

ऑफ-राल चक्रण

ऑफ-रेज़िन साइक्लाइज़ेशन प्रमुख मध्यवर्ती का एक ठोस-प्रक्रिया संश्लेषण है, इसके बाद समाधान प्रक्रिया में कुंजी चक्रीकरण होता है, किसी भी नकाबपोश साइड चेन का अंतिम डीप्रोटेक्शन भी समाधान प्रक्रिया में किया जाता है। इसका हानि यह है कि समाधान प्रक्रिया के चरणों में ठोस-प्रक्रिया संश्लेषण की क्षमता विलुप्त हो जाती है, इस प्रकार उप-उत्पादों, अभिकर्मकों और अपरिवर्तित सामग्री से शुद्धिकरण की आवश्यकता होती है, और यदि मैकोसाइकिल गठन सम्मिलित है तो अवांछित ओलिगोमेर्स का गठन किया जा सकता है।[60]

पेंटाफ्लोरोफेनिल एस्टर (एफडीपीपी,[61] पीएफपीओएच[62]) और बीओपी-सीएल[63] साइकलिंग पेप्टाइड्स के लिए उपयोगी हैं।

यह भी देखें

संदर्भ

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अग्रिम पठन

बाहरी संबंध

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