Synthese

Aufbau an einem festen Träger

Bei der Festphasen-Peptidsynthese wird die erste Aminosäure mit ihrem Carboxyende an ein unlösliches Harzkügelchen gebunden. Die Kette wächst dann vom C-Terminus zum N-Terminus, also entgegen der Richtung, in der Ribosomen arbeiten. Weil die wachsende Kette am Kügelchen bleibt, werden überschüssige Reagenzien nach jedem Schritt einfach weggewaschen.

Schützen, kuppeln, wiederholen

Jede neu hinzukommende Aminosäure trägt an ihrem Aminoende eine vorübergehende Schutzgruppe, damit sie nur einmal reagieren kann. In der am weitesten verbreiteten Chemie ist das Fmoc, das mit einer milden Base entfernt wird. Reaktive Seitenketten tragen beständigere Schutzgruppen, die bis zum Schluss bleiben.

Eine Runde hat drei Teile: die vorübergehende Schutzgruppe vom Ende der Kette entfernen, waschen, dann die nächste geschützte Aminosäure zusammen mit einem Kupplungsreagenz zugeben, das ihre Carboxygruppe aktiviert. Die Runde wird für jeden Rest einmal wiederholt.

Abspalten und Aufreinigen

Ist die Sequenz vollständig, trennt eine starke Säure, meist Trifluoressigsäure, die Kette vom Harz und entfernt die Schutzgruppen der Seitenketten. Das Ergebnis ist ein Rohgemisch: das gewünschte Peptid und dazu kürzere und unvollständige Ketten.

Das Gemisch wird durch präparative Hochleistungsflüssigkeitschromatografie getrennt, und die gereinigte Fraktion wird zu einem Pulver gefriergetrocknet, meist als Acetat- oder Trifluoracetatsalz.

Andere Wege

• Rekombinante Herstellung: Mikroorganismen oder kultivierte Zellen erhalten das Gen für das Peptid und stellen es selbst her. Humaninsulin wird seit Anfang der 1980er-Jahre so produziert.
• Native chemische Ligation: Zwei ungeschützte Peptidsegmente werden in Wasser verknüpft; so werden Ketten erreichbar, die für einen einzigen Festphasenlauf zu lang sind.
• Halbsynthese: Ein von Zellen hergestelltes Peptid wird anschließend chemisch verändert, etwa durch Anhängen einer Fettsäurekette.

Warum die Länge zählt

Kein Kupplungsschritt ist perfekt. Gelingt jeder in 99 von 100 Fällen, sind nach zehn Kupplungen in Folge etwa 90 Prozent der Ketten vollständig und nach vierzig etwa 67 Prozent, vor der Aufreinigung. Das ist der praktische Grund, warum lange Sequenzen schwieriger und aufwendiger herzustellen sind als kurze.

Allgemeine Chemie, zur Orientierung geschrieben. Sie beschreibt nicht, wie eine Substanz anzuwenden ist.