Установление последовательности пептидов — Органическая химия для олимпиад

Установление последовательности пептидов

8 заданий

Концевые остатки и деградация по Эдману

linkОпора

Чтобы прочитать последовательность пептида (урок 378), его либо разбирают с концов по одному остатку, либо разрезают на фрагменты ферментами с известной специфичностью. Начинают всегда с состава и концевых остатков: они задают рамку, в которую потом укладывают фрагменты.

Как определить концы пептида

  1. Определите состав полным гидролизом (6 M HCl, 110 °C, около суток): он показывает, какие аминокислоты входят в пептид и сколько остатков каждой.
  2. Найдите N-концевой остаток реактивом Сэнгера (2,4-динитрофторбензол, DNFB) или дансилхлоридом: они метят свободную аминогруппу N-конца. После гидролиза метку несёт только N-концевая аминокислота, а также боковая аминогруппа лизина, если он есть в цепи.
  3. Проведите деградацию по Эдману: фенилизотиоцианат PhNCS при pH 9 превращает N-концевой остаток в фенилтиокарбамоильное производное, а безводная кислота отщепляет его в виде PTH-аминокислоты. Остальная цепь при этом сохраняется, и цикл можно повторить.
  4. Определите C-концевой остаток: карбоксипептидаза отщепляет остатки с C-конца по одному, а гидразин (метод Акабори) превращает все остатки, кроме C-концевого, в гидразиды аминокислот.
Деградация по Эдману: PTH-аланин и укороченный пептид
Деградация по Эдману: PTH-аланин и укороченный пептид
Метод Сэнгера: метка N-концевой аминокислоты
Метод Сэнгера: метка N-концевой аминокислоты

Примеры

1. Два цикла Эдмана. Тетрапептид Met-Ala-Ser-Gly обрабатывают \(\ce{C6H5NCS}\), а затем безводной кислотой: первый цикл даёт PTH-метионин и трипептид Ala-Ser-Gly, второй — PTH-аланин и дипептид Ser-Gly. Порядок, в котором появляются PTH-производные, и есть последовательность с N-конца.

2. Метка Сэнгера. Пентапептид обработали 2,4-динитрофторбензолом \(\ce{C6H3F(NO2)2}\) и полностью гидролизовали. Среди продуктов оказались DNP-аланин и свободные глицин, фенилаланин, серин и тирозин, значит, N-концевой остаток — аланин; порядок остальных четырёх остатков этот метод не показывает.

errorМетод Сэнгера разрушает пептид, а метод Эдмана — нет

После метки Сэнгера пептид гидролизуют полностью и узнают только один N-концевой остаток. Эдман отщепляет этот остаток, не трогая остальную цепь, поэтому последовательность читают шаг за шагом.

edit_noteПопробуйте сами

Карбоксипептидаза первым отщепила от пептида лейцин. Что это говорит о строении пептида?

expand_moreПоказать решение

Лейцин — C-концевой остаток: карбоксипептидаза отщепляет аминокислоты с C-конца.

Ферментативное и химическое расщепление

Деградация по Эдману надёжно читает лишь несколько десятков остатков подряд. Поэтому длинную цепь сначала разрезают гидролизом амидных связей в определённых местах, читают каждый фрагмент, а затем складывают последовательность из перекрывающихся кусков, как мозаику.

Как собрать последовательность из фрагментов

  1. Учтите специфичность реагентов: трипсин гидролизует пептидную связь, образованную карбонильной группой Lys или Arg, а химотрипсин — карбонильной группой Phe, Tyr или Trp. Оба фермента не разрывают связь, если следующий остаток — пролин.
  2. Бромциан \(\ce{BrCN}\) разрывает цепь после метионина; остаток метионина при этом превращается в гомосериновый лактон на C-конце фрагмента.
  3. Получите два набора фрагментов разными методами и найдите перекрывания: фрагменты одного набора соединяют границы фрагментов другого.
  4. Проверьте результат: каждый трипсиновый фрагмент, кроме C-концевого, должен заканчиваться остатком Lys или Arg, а каждый химотрипсиновый — остатком Phe, Tyr или Trp.
\[\ce{R-CO-NH-R' + H2O -> R-COOH + H2N-R'}\]

Примеры

1. Трипсин и химотрипсин. Трипсин разрезает гексапептид Gly-Arg-Phe-Ala-Lys-Ser после остатков Arg и Lys, а химотрипсин — после остатка Phe.

Два набора фрагментов одного пептида
Два набора фрагментов одного пептида

2. Сборка по перекрываниям. Трипсин дал из пентапептида фрагменты Met-Gly и Ser-Phe-Lys, а химотрипсин — фрагменты Ser-Phe и Lys-Met-Gly. Фрагмент Lys-Met-Gly перекрывает границу двух трипсиновых фрагментов и показывает, что после остатка Lys идёт Met; значит, последовательность — Ser-Phe-Lys-Met-Gly. Бромциан \(\ce{BrCN}\) разрезал бы этот пептид после метионина на Ser-Phe-Lys-Hse и Gly — это ещё одна проверка.

errorПролин блокирует трипсин и химотрипсин

Связи Lys–Pro, Arg–Pro и Phe–Pro не гидролизуются: остаток пролина сразу после места расщепления мешает ферменту связать субстрат.

edit_noteПопробуйте сами

Какие фрагменты даст бромциан с Ala-Met-Gly-Met-Ser?

expand_moreПоказать решение

Ala-Hse и Gly-Hse (оба с гомосериновым лактоном на C-конце) и Ser.

push_pinГлавное

Состав: полный гидролиз (6 M HCl, 110 °C, 24 ч), разделение и проявление нингидрином (Trp разрушается, Asn и Gln дают Asp и Glu). N-Конец: реактив Сэнгера (2,4-динитрофторбензол, нуклеофильное ароматическое замещение) или дансилхлорид — метка сохраняется при гидролизе; деградация по Эдману: фенилизотиоцианат присоединяется к N-концу, кислота отщепляет его в виде фенилтиогидантоина (PTH), пептид укорачивается на один остаток — цикл повторяют. C-Конец: карбоксипептидаза или гидразинолиз (Акабори: все остатки, кроме C-концевого, дают гидразиды). Фрагментация: трипсин рвёт после Lys и Arg, химотрипсин — после Phe, Tyr, Trp (оба — не перед Pro), бромциан — после Met. Перекрывающиеся фрагменты двух расщеплений складывают в полную последовательность.

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Органическая химия для олимпиад · репетитор-кузьмин.рф
© 2026. Курс органической химии для подготовки к региональному и заключительному этапам Всероссийской олимпиады школьников и к перечневым олимпиадам первого уровня.