BPL-1(lien:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/peptide/glp-1-peptide-cas-87805-34-3.html) est une hormone polypeptidique composée de 30 acides aminés. Avec la recherche approfondie sur les BPL-1, de plus en plus de méthodes synthétiques ont été développées. Cet article présentera systématiquement les méthodes de synthèse actuellement connues de GLP-1.
Méthode 1, synthèse en phase solide :
La synthèse en phase solide est une méthode largement utilisée pour la synthèse de peptides et de protéines, et est également couramment utilisée pour la synthèse de GLP-1. Dans la synthèse en phase solide, la structure centrale est formée en liant le premier acide aminé à la résine. Ensuite, l'acide aminé suivant est ajouté en séquence et mis à réagir chimiquement avec un agent de condensation approprié. Enfin, le produit cible peut être obtenu en clivant le polypeptide de la résine.
L'importance de la synthèse en phase solide est qu'elle permet l'automatisation et la production à grande échelle de la synthèse de peptides. Les méthodes de synthèse en phase solide actuelles comprennent Fmoc et Boc. Parmi eux, le procédé Fmoc utilise le groupe protecteur N-Fmoc pour protéger le peptide, tandis que le procédé Boc utilise le tert-butyloxycarbonyle pour protéger le groupe carboxyle.
Deuxième méthode, synthèse en phase liquide :
La synthèse en phase liquide est une méthode traditionnelle de synthèse peptidique dans laquelle les réactifs sont placés dans la phase liquide pour la réaction. L'avantage de la synthèse en phase liquide est que les conditions de réaction sont douces et adaptées à la modification de structures chimiques sensibles. Cependant, en raison d'un trop grand nombre de réactifs, le processus de purification est relativement lourd. Les réactions chimiques dans la synthèse en phase liquide comprennent :
1. Réaction de condensation :
La réaction de condensation est l'une des réactions les plus élémentaires de la synthèse peptidique, c'est-à-dire que le groupe carboxyle initié par des agents de condensation tels que DCC et HOBt est connecté au groupe amino de l'acide aminé par une réaction d'acylation. Les conditions de réaction sont douces et le rendement est élevé.
2. Réactions d'élimination :
La réaction d'élimination consiste à réduire la méthionine en dithiol par NaBH4 et d'autres agents réducteurs, la rendant inactive. La réaction doit être effectuée dans des conditions basiques.
3. Élimination des groupes protecteurs :
En raison des différentes fonctions des acides aminés dans la chaîne peptidique, différents groupes protecteurs seront utilisés pour la protection. Une fois la synthèse terminée, le groupe protecteur doit être éliminé. Pour la méthode Fmoc, la pipéridine est généralement utilisée pour éliminer le Fmoc; tandis que pour la méthode Boc, TFA est utilisé pour supprimer Boc.
Troisième méthode, synthèse chimique :
Le GLP-1 est une hormone polypeptidique aux activités biologiques importantes. Sa synthèse peut être réalisée par diverses méthodes, parmi lesquelles la synthèse chimique est l'une des méthodes les plus couramment utilisées. L'avantage de la synthèse chimique est qu'elle peut produire des produits cibles très purs, adaptés à une production à grande échelle. La méthode de synthèse chimique et les étapes détaillées de GLP-1 seront présentées ci-dessous.
1. Sélection de la voie synthétique et du groupe protecteur :
La molécule GLP-1 se compose de 36 acides aminés, dont 21 acides aminés de type L et 15 acides aminés de type D. Avant de réaliser la synthèse, il est nécessaire de sélectionner une voie de synthèse adaptée et de sélectionner le groupement protecteur correspondant en fonction des conditions de synthèse. La synthèse en phase solide Fmoc est généralement utilisée pour la synthèse automatisée à grande échelle. Cette méthode utilise la protection N-9-fluoroimido carboxyle (N-Fmoc) comme groupe protecteur et doit également sélectionner un groupe protecteur secondaire approprié (tel que le tert-butyle ou le méthyle) pour assurer la protection de sites spécifiques. Chaque fois qu'un nouvel acide aminé est ajouté, le groupe protecteur Fmoc doit d'abord être éliminé, puis la substance de couplage protégée de l'acide aminé suivant est ajoutée.
2. Synthèse de la séquence d'acides aminés de base :
La séquence centrale de GLP-1 se compose de 21 acides aminés, dont une sérine clé et quatre séquences dipeptidiques d'acide prolyl-glutamique. Dans la synthèse en phase solide, la synthèse de la séquence centrale peut être divisée en les étapes suivantes :
2.1. Ajouter le carbamate d'acide acétique (Fmoc-NH-CH2CO2Et) et 2-Cl-Trt-Cl à la résine synthétique en phase solide et effectuer une réaction de condensation avec l'agent de couplage DIC/NMM.
2.2. Retirer le groupe protecteur Fmoc en déprotégeant la réaction du groupe.
2.3. Ajouter l'acide aminé suivant, répéter les étapes 1 et 2 dans l'ordre jusqu'à ce que la séquence centrale soit synthétisée.
2.4. Formation de structures pentapeptidiques sur une résine en phase solide. Ajouter le réactif d'acétalisation à la résine en phase solide, réagir avec l'agent de reconnaissance N-terminal (tel que HBTU), ajouter le groupe de protection de la chaîne latérale de la sérine comme agent réducteur auxiliaire, puis retirer le groupe de protection Fmoc.
2.5. Sous la catalyse de la transférase de Bacillus subtilis (ProTide), la structure pentapeptidique subit une réaction d'échange avec le précurseur de l'iodoacétate de sérine.
3. Synthèse de la séquence d'acides aminés restante :
Après avoir terminé la synthèse de la séquence centrale, il est nécessaire de continuer à ajouter les acides aminés restants, y compris les acides aminés de type L et D. L'ajout de ces acides aminés doit commencer à partir de la séquence centrale, ajouter l'acide aminé suivant dans la séquence et utiliser l'agent de condensation correspondant pour effectuer des réactions chimiques jusqu'à ce qu'une molécule polypeptidique GLP-1 complète soit synthétisée. Au cours de ce procédé, il est également nécessaire de sélectionner un groupe protecteur approprié selon les besoins, et d'effectuer les étapes de réaction, d'élimination du groupe protecteur et d'ajout d'acide aminé en séquence.
4. Traitement à l'hydroxyde de sodium :
Après que tous les acides aminés ont été ajoutés, une chaîne peptidique incomplètement synthétisée est formée sur la résine en phase solide et doit être traitée pour former une molécule peptidique entièrement formée. Premièrement, le peptide non formé doit être hydrolysé par de l'hydroxyde de sodium, de sorte que le groupe carboxyle C-terminal initialement attaché à la résine soit détaché de la résine et que le groupe protecteur soit détaché dans l'eau. Après réaction d'hydrolyse, le produit cible est obtenu.
5. Précipitation et lavage :
Après le traitement, la solution hydrolysée est traitée avec de l'acide pour précipiter le produit cible. Ensuite, le culot a été remis en suspension dans de l'eau, suivi d'un lavage intensif pour éliminer les impuretés.
6. Épuration :
L'étape finale est la purification du produit souhaité, généralement en utilisant la chromatographie liquide à haute performance. Au cours de ce processus, la pureté du produit peut être déterminée en détectant le pic de la solution dans le spectre de masse. En bref, la synthèse chimique du GLP-1 nécessite plusieurs cycles de réactions complexes et des processus de purification stricts pour finalement obtenir le produit cible actif.
Quatrième méthode, biosynthèse :
Le GLP-1 est une hormone polypeptidique importante avec divers effets physiologiques, notamment la promotion de la sécrétion d'insuline, la suppression de l'appétit, la réduction du poids corporel et le maintien de la sensibilité à l'insuline, etc. La méthode de biosynthèse du GLP-1 est principalement synthétisée par les cellules L dans la glande pancréatique, et son taux de synthèse est régulé par l'apport alimentaire. Les étapes détaillées sont introduites comme suit :
1. Travaux préparatoires avant synthèse :
Avant la biosynthèse du GLP-1, certains travaux préparatoires doivent être effectués, notamment la détermination du type de cellule utilisé, la définition des conditions de culture et la sélection de l'enzyme catalytique appropriée. Les cellules L sont la principale source de synthèse du GLP-1 car elles contiennent des précurseurs de deux hormones, le GIP (glucagon-like peptide 1) et le GLP-1. Les cellules L peuvent être isolées de l'épithélium intestinal de lapins ou de souris. Avant la biosynthèse, les cellules doivent être cultivées en nombre suffisant, et des nutriments suffisants et des conditions de culture appropriées doivent être fournis. De plus, il est nécessaire de sélectionner l'enzyme catalytique appropriée pour favoriser la réaction.
2. Synthèse et traitement des précurseurs :
La biosynthèse du GLP-1 se produit principalement dans les cellules L, et son précurseur est composé de deux hormones, GIP et GLP-1. Après avoir pénétré dans les cellules endocrines, le GIP et le GLP-1 sont traités par des enzymes protéolytiques et clivés en peptides individuels. Une série d'enzymes et de cofacteurs sont impliqués dans ce processus, notamment l'acidase polypeptidique précurseur (PC2), l'isomérase et les facteurs d'adhésion tardive.
3. Conversion mutuelle entre segments polypeptidiques :
Après traitement, les peptides GIP et GLP-1 sont recombinés pour former le polypeptide GLP-1. Ce processus nécessite l'utilisation du peptide 1 de type glucagon (GLP-1) comme matrice à laquelle d'autres peptides individuels sont combinés pour former de nouveaux polypeptides composites. Ce processus nécessite également des enzymes et des facteurs spécifiques, notamment la prohormone convertase 1/3 (PC1/3) et la carboxypeptidase E (CPE).
4. GLP-1 sécrétion :
Une fois le GLP-1 synthétisé et traité, il est stocké dans le cytoplasme et les vésicules internes des cellules endocrines. Lorsqu'elles sont stimulées par l'alimentation, les cellules endocrines libèrent du GLP-1 et entrent dans la circulation sanguine par les microvaisseaux. Ce processus est régulé et contrôlé par une série de voies de transduction du signal, y compris l'AMPc-Ca2 pluset ainsi de suite.
En bref, la biosynthèse du GLP-1 implique l'action conjointe de plusieurs liens et facteurs. La combinaison de la biosynthèse et de la synthèse chimique peut fournir une meilleure base et un meilleur soutien pour la recherche et la production de BPL-1.
Cinquième méthode, synthèse enzymatique :
La synthèse enzymatique est la synthèse de chaînes peptidiques par la catalyse d'enzymes biologiques. Par rapport aux méthodes traditionnelles de synthèse en phase liquide, la synthèse enzymatique peut être effectuée à température ambiante et une large gamme de matières premières peut être sélectionnée. Des enzymes telles que la thêta-liquide synthase, l'AEP, l'ACE, etc. sont généralement utilisées pour catalyser la synthèse.
En conclusion, les méthodes mentionnées ci-dessus sont des méthodes réalisables pour la synthèse GLP-1. Différentes méthodes conviennent à différentes conditions expérimentales et environnements de production pharmaceutique.