Деградации Bergmann представляет собой серию химических реакций , предназначенных для удаления одной аминокислоты из карбоновой кислоты ( С-концевой ) конца пептида . [1] [2] Впервые продемонстрированный Максом Бергманном в 1934 году, это редко используемый метод секвенирования пептидов. [1] [3] Разработанная позже деградация по Эдману является усовершенствованием деградации Бергмана, вместо этого отщепляя N-концевую аминокислоту пептидов с образованием гидантоина, содержащего желаемую аминокислоту. [4][5] [6]
Деградация Бергмана следует за более ранней работой Бергманна и его близкого коллеги Леонидаса Зерваса , сочетая азидную деградацию перегруппировки Курциуса с карбобензокси- методом Бергманна-Зерваса , который они разработали для проведения в относительно мягких условиях, чтобы позволить секвенирование пептидов. [1] Один цикл деградации Бергмана дает альдегид, содержащий искомый аминокислотный остаток, и оставшийся фрагмент исходного пептида в амидной форме. [3]
Ацилазид пептида ( 1 ) подвергается перегруппировке Курциуса в присутствии бензилового спирта и тепло ( 2 ) с получением бензилового карбамата ( 3 ). Cbz-группу промежуточного соединения 3 удаляют гидрогенолизом с получением незамещенного амида ( 4 ) и альдегида ( 5 ).
Механизм
Разложение по Бергманну начинается с бензоилирования по альфа-группе пептида и последующего превращения в ацилазид . [1] Как и в перегруппировке Курциуса , ацилазид в присутствии бензилового спирта и тепла перегруппировывается в высокореакционноспособный промежуточный изоцианат , выделяя при этом газообразный азот . [1] Изоцианат, в свою очередь, реагирует с бензиловым спиртом с образованием бензилуретана (также называемого карбоксибензилом ), соединения, обладающего защитной группой для карбамата амина. [1] [3] Последующее удаление карбаматной защитной группы осуществляется каталитическим гидрированием в присутствии соляной кислоты с последующим добавлением к кипящей воде, [1] [3] [7] с получением нестабильного промежуточного продукта, который быстро перестраивается с высвобождением углекислый газ , продвигающий реакцию вперед. Это приводит к дальнейшей перегруппировке и последующему гидролизу , что в конечном итоге приводит к образованию альдегида, несущему следующий аминокислотный остаток в серии секвенирования, и изгнанию остаточного пептида в форме амида. [3]
Был предложен механизм, который изображает каталитическое гидрирование бензилуретана как согласованную перегруппировку, которая высвобождает диоксид углерода одновременно с образованием амида. [3]
Приготовление азида
Вышеупомянутое превращение в ацилазид осуществляли разнообразно; 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, [7] 8] и реакция между азидом ТМС и ангидридом аминокислоты. [3]
Приложения
Деградация Бергмана предназначена и использовалась в качестве метода секвенирования пептидов. [1] [3] Он также был предложен для использования при расщеплении 3,4-связи ядра пенициллина . [3] [9] Соединение 2,2-диметил-6-фталимидо-3-пенамилизоцианат было получено различными способами, включая перегруппировку Курциуса, и предполагалось, что оно может подвергнуться разложению по Бергману с образованием желаемого альдегида. а также побочный продукт мочевины . [9] Хотя разложение по Бергманну 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 последовать обработка бензиловым спиртом (его карбобензокси-метод) для выделения образовавшегося альдегида аминокислоты и остаточного амида пептида для целей секвенирования. [1]
Деградация Эдмана
Эдман представляет собой альтернативный способ для пептидного секвенирования , который расщепляет аминокислотные остатки от N-конца пептида. [4] В 1950 году Эдман разработал реакцию с фенилтиоцианатом (идея заимствована из исследования Бергманна, Канна и Микли в 1927 году [10] ) для получения фенилтиокарбамилпептидов с последующим гидролизом в относительно мягких условиях для расщепления N-концевой аминокислоты. как фенилтиогидантоин. [4] [10] Фенилтиогидантоин достаточно стабилен, чтобы его можно было использовать в различных процедурах секвенирования, например, при хроматографии 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 войти в процесс благодаря сохранению его структуры на протяжении всего последовательного расщепления. [5] [6] Повторение деградации Бергмана, по-видимому, не так просто, поскольку оставшийся пептид находится в амидной форме. [3]
Смотрите также
- Перестановка Курция
- Деградация Эдмана
Рекомендации
- ^ Б с д е е г ч я J K L Bergmann, М. (1934). «Синтез и деградация белков в лаборатории и в метаболизме». Наука . 79 (2055): 439–45. Bibcode : 1934Sci .... 79..439B . DOI : 10.1126 / science.79.2055.439 . PMID 17821739 .
- ^ Бергманн, М .; Зервас, Л. (1936). «Метод ступенчатой деградации полипептидов». J. Biol. Chem. 113 : 341.
- ^ Б с д е е г ч я J Ван, Зеронг, изд. (2009). Комплексные органические наименования. Реакции и реагенты: деградация Бергмана . ISBN компании John Wiley & Sons, Inc. 978-0-471-70450-8.
- ^ а б в Эдман, Пер; Хёгфельдт, Эрик; Силлен, Ларс Гуннар; Кинелл, Пер-Олоф (1950). «Метод определения аминокислотной последовательности в пептидах» . Acta Chemica Scandinavica . 4 : 283–293. DOI : 10.3891 / acta.chem.scand.04-0283 .
- ^ а б Джонсон, РС; Уолш К.А. (1992). «Анализ последовательности пептидных смесей путем автоматической интеграции данных Эдмана и масс-спектрометрии» . Protein Sci . 1 (9): 1083–1091. DOI : 10.1002 / pro.5560010902 . PMC 2142175 . PMID 1304388 .
- ^ а б в Смит, Джон Брайан (2001). Секвенирование пептидов деградацией Эдмана . Слау, Великобритания: Macmillan Publisher Ltd., стр. 1–3.
- ^ а б Хорев, М .; Гудман (1983). «Частично модифицированные ретро-инверсные пептиды». Int. J. Pept. Protein Res . 21 (3): 258–268. DOI : 10.1111 / j.1399-3011.1983.tb03103.x .
- ^ Ninomiya, K .; Shioiri, T .; Ямада, С. (1974). «Фосфор в органическом синтезе - VII». Тетраэдр . 30 (14): 2151–2157. DOI : 10.1016 / S0040-4020 (01) 97352-1 .
- ^ а б в Sheehan, JC; Брандт, KG (1965). «Новое расщепление ядра пенициллина». Варенье. Chem. Soc . 87 (23): 5468–5469. DOI : 10.1021 / ja00951a038 . PMID 5844823 .
- ^ а б в Evans, GG; Рейт, WS (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. DOI : 10.1042 / bj0560111 . PMC 1269577 . PMID 13126100 .