Меррифилд, Роберт Брюс: биография
| Существует необходимость в быстром, количественном и автоматическом методе синтеза длинноцепочечных пептидов. Возможный подход может быть связан с использованием хроматографических колонок, в которых к пептиду, прикреплённому к полимерному носителю, добавляются активированные аминокислоты, затем снимаются защитные группы и после этого цикл повторяется, пока желаемый пептид не будет построен. На последнем шаге, пептид должен быть удалён с носителя |
После ряда экспериментов в качестве носителя Брюс решил использовать полимер стирола и дивинилбензола. Данный вариант носителя был привлекательным как высокой растворимостью его в органических растворителях, так и низкой степенью сшивки. К преимуществам этого носителя можно добавить ещё то, что его легко модифицировать, чтобы обеспечить крепление первой аминокислоты к полимеру в виде сложного бензилового эфира.
Среди немногих доступных к 1960 году защитных групп, бензилоксикарбонильная группа для нового варианта синтеза пептидов была не совсем подходящей, так как требовала сильнокислую среду для отрыва от продукта, и тогда Брюс решил использовать в своих экспериментах дициклогексилкарбодиимид (DCCI), который стал применяться незадолго до этого.
В 1963 году Мэррифилд публикует классическую статью в Журнале Американского химического общества, в которой он описывает метод, названный им «твердофазный синтез пептидов». Эта статья стала одной из самых цитируемых публикаций в журнале.
Важным шагом вперёд стало конструирование установки, способной автоматизировать синтез пептидов. Первый работающий аппарат был изготовлен Брюсом и его помощником Джоном Стюартом при содействии Н. Джернберга в 1965 году.
Публикация работы Меррифилда, описывающая получение тетрапептида на новой установке, представила твердофазный синтез пептидов (SPPS) в качестве альтернативного варианта синтеза пептидов. Хотя и нашлись скептически настроенные учёные, статья привлекла огромное внимание химиков по всему миру. Вскоре после статьи по тетрапептиду последовал ряд публикаций, посвященных подробному описанию нового метода. Группа, в которой работал Брюс, с помощью разработанного ими оборудования также получила несколько пептидных гормонов, включая брадикинин, окситоцин, ангиотензин и белок инсулин. С распространением метода твердофазного синтеза пептидов на рынке стали появляться коммерческие модели автоматизированных синтезаторов, многие из которых были некачественными и сильно дискредитировали SPPS.
Противники нового метода синтеза пептидов аргументировали свои взгляды тем, что полученные при помощи автоматизированного синтезатора пептидные продукты не были чистыми. Проблема чистоты продуктов стояла перед Меррифилдом на протяжении всей работы по синтезу пептидов. Её решение стало возможным благодаря разработке метода высокоэффективной жидкостной хроматографии.
Синтез рибонуклеазы
В 1969 г. Меррифилд совместно с Берндом Гутте успешно синтезировали фермент рибонуклеазу. Для проведения этого синтеза Меррифилду и Гутте потребовалось осуществить 369 химических реакций и 11 931 отдельных стадий, что требовало несколько недель непрерывной работы автоматизированного синтезатора. Эта работа послужила экспериментальным доказательством гипотезы Анфинсена, который предположил, что первичная структура белка определяет его третичную структуру.
Синтез цекропина и его аналогов
В 1982 году Брюс Меррифилд с коллегами впервые синтезировали пептид цекропин, обладающий антибактериальным действием. Исследования данного вещества впоследствии превратились в отдельную область c систематической классификацией этого класса соединений. Некоторые представители из этого класса были успешно синтезированы и проанализированы на антибактериальную активность в лаборатории, где работал Брюс. В ходе кспериментов учёные обнаружили, что полученные ими D-цекропины А способны создавать такую же электропроводность, как и у их энантиомеров в билипидном слое, а также обладают сходной антимикробной активностью
Помимо этого, было установлено, что цекропины в неполярных средах обладают высокой степенью спирализации. На основании полученных результатов Брюс Меррифилд и сотрудники его лаборатории сделали вывод о том, что эти пептиды действуют через образование ионных каналов в клеточных мембранах и не взаимодействуют с хиральными центрами подобно энзимам и рецепторам.
