ペプチド固相合成法

ペプチド固相合成法（SPPS）についての詳細

ペプチド固相合成法（Solid-phase peptide synthesis, SPPS）は、ペプチドやタンパク質の合成において、化学的手法を用いる際の主要なアプローチの一つです。この方法では、アミノ基で修飾されたポリスチレン高分子ゲルビーズなどの固体支持体を用います。この固相から脱水反応を通じて、アミノ酸鎖を一つずつ連結させていくことで、目的とするペプチドの配列を生成します。合成後、最終的に固相からペプチドを切り出して得られるのが特徴です。

歴史と背景

ペプチド合成は、固相法が確立される以前に液相法で発展しましたが、ペプチド固相合成法は化学者ロバート・メリフィールドの業績によって革新が進められました。例えば、アミノ酸のN末端をカーバメートで保護する手法は、液相法から派生したものであり、アミノ酸のラセミ化を防ぎます。固相合成法では、各合成段階での収率が高いことが求められ、各ステップで99%の収率が得られたとしても、ペプチドの最終収率は77%に留まります。逆に、各ステップで収率が95%の場合、最終的な収率は25%まで低下することがあります。

合成手順

固相合成法では、ペプチドの合成はC末端からN末端に向けて進行します。C末端アミノ酸が固体支持体であるポリスチレンに固定され、合成が開始されます。無保護アミノ酸を使用することはできず、自己縮合やオリゴマー形成を防ぐために、アミノ基の保護剤としてFmoc基やBoc基が使用されます。特に、ペプチド結合の形成には、ジイソプロピルカルボジイミド（DIC）などの新たな活性化試剤が広く利用されるようになっています。

合成後、残ったアミノ酸を除去するために洗浄を行い、次に保護基を脱去（脱保護）することで、次の反応点を露出させます。この手順を繰り返すことで、目的のペプチド配列を精度高く合成することが可能です。現在では、自動合成機を使用した自動化が進んでいますが、手動での合成を行っている研究室も多く存在します。

Fmoc合成法とBoc合成法

Fmoc合成法

フルオレニルメトキシカルボニル（Fmoc）基は、ペプチド合成において広く用いられる保護基の一つです。この基を外す際には、DMFと20%ピペリジンを使用し、反応の進捗を洗浄液の吸光度によってモニタリングできます。フルオレニルメトキシカルボニルは洗浄により副生成物を除去できるため、使用について特に利点があります。

Boc合成法

t-Boc基（tert-ブチルオキシカルボニル）もまた、別の保護基として使用されますが、ペプチド合成においてBoc基は酸性下で脱離されるため、注意が必要です。トリフルオロ酢酸などを使用して、側鎖の保護基を除去します。しかし、フッ化水素の取り扱いには厳重な注意が必要であるため、Boc基は最近あまり使用されなくなっています。ただし、塩基に弱い非天然アミノ酸の合成に際しては、Boc基がメインの選択肢となることがあります。

結論

ペプチド固相合成法は、効率的かつ精密なペプチド合成を可能にする重要な技術です。この手法のさらなる発展は、新たなペプチドやタンパク質の設計・合成において、ますます重要な役割を果たしていくでしょう。

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