GLP-1(Ligação:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/peptide/glp-1-peptide-cas-87805-34-3}.html) é um hormônio polipeptídico composto por 30 aminoácidos. Com a pesquisa aprofundada sobre GLP-1, mais e mais métodos sintéticos foram desenvolvidos. Este artigo apresentará sistematicamente os métodos de síntese atualmente conhecidos de GLP-1.
Método 1, síntese em fase sólida:
A síntese em fase sólida é um método amplamente usado para síntese de peptídeos e proteínas, e também é comumente usado para a síntese de GLP-1. Na síntese em fase sólida, a estrutura central é formada pela ligação do primeiro aminoácido à resina. Em seguida, o próximo aminoácido é adicionado em sequência e reagido quimicamente com um agente de condensação apropriado. Finalmente, o produto alvo pode ser obtido pela clivagem do polipeptídeo da resina.
A importância da síntese em fase sólida é que ela permite a automação e a produção em larga escala da síntese de peptídeos. Os métodos atuais de síntese em fase sólida incluem Fmoc e Boc. Entre eles, o método Fmoc usa o grupo protetor N-Fmoc para proteger o peptídeo, enquanto o método Boc usa terc-butiloxicarbonil para proteger o grupo carboxila.
Método dois, síntese em fase líquida:
A síntese em fase líquida é um método tradicional de síntese de peptídeos no qual os reagentes são colocados na fase líquida para a reação. A vantagem da síntese em fase líquida é que as condições de reação são suaves e adequadas para a modificação de estruturas químicas sensíveis. No entanto, devido a muitos reagentes, o processo de purificação é relativamente complicado. As reações químicas na síntese em fase líquida incluem:
1. Reação de condensação:
A reação de condensação é uma das reações mais básicas na síntese de peptídeos, ou seja, o grupo carboxila iniciado por agentes condensadores como DCC e HOBt é ligado ao grupo amino do aminoácido através da reação de acilação. As condições de reação são suaves e o rendimento é alto.
2. Reações de eliminação:
A reação de eliminação consiste em reduzir a metionina a ditiol por NaBH4 e outros agentes redutores, tornando-a inativa. A reação deve ser realizada em condições básicas.
3. Remoção de grupos protetores:
Devido às diferentes funções dos aminoácidos na cadeia peptídica, diferentes grupos protetores serão usados para proteção. Após a conclusão da síntese, o grupo protetor precisa ser removido. Para o método Fmoc, a piperidina é geralmente usada para remover o Fmoc; enquanto para o método Boc, TFA é usado para remover Boc.
Método três, síntese química:
GLP-1 é um hormônio polipeptídico com importantes atividades biológicas. Sua síntese pode ser realizada por vários métodos, dentre os quais a síntese química é um dos métodos mais utilizados. A vantagem da síntese química é que ela pode produzir produtos-alvo altamente puros, adequados para produção em larga escala. O método de síntese química e as etapas detalhadas do GLP-1 serão apresentados a seguir.
1. Rota sintética e seleção de grupo protetor:
A molécula GLP-1 consiste em 36 aminoácidos, incluindo 21 aminoácidos do tipo L e 15 aminoácidos do tipo D. Antes de realizar a síntese, é necessário selecionar uma rota sintética adequada e selecionar o grupo protetor correspondente de acordo com as condições sintéticas. A síntese em fase sólida Fmoc é geralmente usada para síntese automatizada em grande escala. Este método usa proteção N-9-fluoroimido carboxil (N-Fmoc) como um grupo protetor e também precisa selecionar um grupo protetor secundário apropriado (como terc-butil ou metil) para garantir a proteção de locais específicos. Cada vez que um novo aminoácido é adicionado, o grupo protetor Fmoc precisa ser removido primeiro e, em seguida, a substância de acoplamento protegida do próximo aminoácido é adicionada.
2. Síntese da sequência central de aminoácidos:
A sequência principal do GLP-1 consiste em 21 aminoácidos, incluindo uma serina chave e quatro sequências de dipeptídeos de ácido prolil-glutâmico. Na síntese em fase sólida, a síntese da sequência central pode ser dividida nas seguintes etapas:
2.1. Adicione carbamato de ácido acético (Fmoc-NH-CH2CO2Et) e 2-Cl-Trt-Cl à resina sintética em fase sólida e realize a reação de condensação com o agente de acoplamento DIC/NMM.
2.2. Remova o grupo protetor Fmoc pela reação do grupo de desproteção.
2.3. Adicione o próximo aminoácido, repita a etapa 1 e a etapa 2 em sequência até que a sequência principal seja sintetizada.
2.4. Formação de estruturas pentapeptídicas em resina de fase sólida. Adicione o reagente de acetalização à resina de fase sólida, reaja com o agente de reconhecimento N-terminal (como HBTU), adicione o grupo de proteção da cadeia lateral da serina como um agente redutor auxiliar e, em seguida, remova o grupo de proteção Fmoc.
2.5. Sob a catálise da transferase de Bacillus subtilis (ProTide), a estrutura do pentapeptídeo sofre uma reação de troca com o precursor do iodoacetato de serina.
3. Síntese da sequência de aminoácidos restante:
Depois de completar a síntese da sequência central, é necessário continuar a adicionar os aminoácidos restantes, incluindo os aminoácidos do tipo L e D. A adição desses aminoácidos precisa começar a partir da sequência central, adicionar o próximo aminoácido na sequência e usar o agente de condensação correspondente para realizar reações químicas até que uma molécula de polipeptídeo GLP-1 completa seja sintetizada. Durante este processo, também é necessário selecionar um grupo protetor adequado conforme necessário, e realizar as etapas de reação, remoção do grupo protetor e adição de aminoácidos na sequência.
4. Tratamento com hidróxido de sódio:
Depois que todos os aminoácidos foram adicionados, uma cadeia peptídica incompletamente sintetizada é formada na resina de fase sólida e precisa ser processada para formar uma molécula peptídica totalmente formada. Primeiramente, o peptídeo não formado deve ser hidrolisado por hidróxido de sódio, de modo que o grupo carboxila C-terminal originalmente ligado à resina seja separado da resina e o grupo protetor seja separado em água. Após a reação de hidrólise, o produto alvo é obtido.
5. Precipitação e lavagem:
Após o tratamento, a solução hidrolisada é tratada com ácido para precipitar o produto alvo. Em seguida, o pellet foi ressuspenso em água, seguido de lavagem intensiva para remoção de impurezas.
6. Purificação:
A etapa final é a purificação do produto desejado, geralmente usando cromatografia líquida de alta eficiência. Durante este processo, a pureza do produto pode ser determinada pela detecção do pico da solução no espectro de massa. Resumindo, a síntese química do GLP-1 requer várias rodadas de reações complexas e processos de purificação rigorosos para finalmente obter o produto alvo ativo.
Método quatro, biossíntese:
GLP-1 é um importante hormônio polipeptídico com vários efeitos fisiológicos, incluindo a promoção da secreção de insulina, supressão do apetite, redução do peso corporal e manutenção da sensibilidade à insulina, etc. O método de biossíntese do GLP-1 é sintetizado principalmente pelas células L na glândula pancreática, e sua taxa de síntese é regulada com a ingestão dietética. As etapas detalhadas são apresentadas a seguir:
1. Trabalho preparatório antes da síntese:
Antes da biossíntese de GLP-1, algum trabalho preparatório precisa ser feito, incluindo a determinação do tipo de célula usada, configuração das condições de cultura e seleção da enzima catalítica apropriada. As células L são a principal fonte de síntese de GLP-1 porque contêm precursores de dois hormônios, GIP (peptídeo 1 semelhante ao glucagon) e GLP-1. As células L podem ser isoladas do epitélio intestinal de coelhos ou camundongos. Antes da biossíntese, as células precisam ser cultivadas em número suficiente, e nutrientes suficientes e condições de cultura adequadas devem ser fornecidos. Além disso, é necessário selecionar a enzima catalítica apropriada para promover a reação.
2. Síntese e processamento de precursores:
A biossíntese do GLP-1 ocorre principalmente nas células L, e seu precursor é composto por dois hormônios, GIP e GLP-1. Depois de entrar nas células endócrinas, GIP e GLP-1 são processados por enzimas proteolíticas e clivados em peptídeos individuais. Uma série de enzimas e cofatores estão envolvidos nesse processo, incluindo o precursor polipeptídico acidase (PC2), isomerase e fatores de adesão tardios.
3. Conversão mútua entre segmentos polipeptídicos:
Após o processamento, os peptídeos GIP e GLP-1 são recombinados para formar o polipeptídeo GLP-1. Esse processo requer o uso do peptídeo 1 semelhante ao glucagon (GLP-1) como um modelo ao qual outros peptídeos individuais são combinados para formar novos polipeptídeos compostos. Este processo também requer algumas enzimas e fatores específicos, incluindo Prohormone Convertase 1/3 (PC1/3) e Carboxipeptidase E (CPE).
4. Secreção de GLP-1:
Depois que o GLP-1 é sintetizado e processado, ele é armazenado no citoplasma e nas vesículas internas das células endócrinas. Quando estimuladas pela dieta, as células endócrinas liberam GLP-1 e entram na circulação sanguínea através de microvasos. Este processo é regulado e controlado por uma série de vias de transdução de sinal, incluindo cAMP-Ca2 maise assim por diante.
Resumindo, a biossíntese do GLP-1 envolve a ação conjunta de múltiplos elos e fatores. A combinação de biossíntese e síntese química pode fornecer uma melhor base e suporte para a pesquisa e produção de GLP-1.
Método cinco, síntese enzimática:
A síntese enzimática é a síntese de cadeias peptídicas através da catálise de enzimas biológicas. Em comparação com os métodos tradicionais de síntese em fase líquida, a síntese enzimática pode ser realizada à temperatura ambiente e uma ampla variedade de matérias-primas pode ser selecionada. Enzimas como teta-líquido sintase, AEP, ACE, etc. são geralmente usadas para catalisar a síntese.
Em conclusão, os métodos mencionados acima são métodos viáveis para a síntese de GLP-1. Diferentes métodos são adequados para diferentes condições experimentais e ambientes de produção farmacêutica.