一种选择性修饰多肽或蛋白赖氨酸的方法与流程

本发明涉及化学合成领域，尤其涉及一种选择性修饰多肽或蛋白赖氨酸的方法。

背景技术：

1、多肽类化合物具有活性高、毒副作用小、特异性强等优点，对癌症、高血压、艾滋海默症等疾病有显著的疗效和广泛应用前景。随着小分子药物研究难度的增加，化学修饰的多肽因其具有较好的生物活性和药代动力学特性受到越来越多的关注。迄今为止，全球已有过百种多肽类药物被批准上市。

2、蛋白是生物体内最为基础和重要的生物大分子，在生物过程中扮演着重要角色。然而，仅依靠蛋白的合成不足以满足生命体的需求，因此在合成蛋白的过程中经历着多种修饰。常见的蛋白修饰包括磷酸化、乙酰化、甲基化等等，这些修饰对于蛋白结构和功能起着至关重要的作用。

3、但是，高选择性地实现多肽和蛋白的修饰仍存在很多困难，如氨基酸敏感侧链的影响、手性中心的保持、多肽在体内的稳定性，以及溶解性和纯化等问题。

4、近年来，随着有机合成技术的不断发展，化学选择性地修饰多肽和蛋白得到了一定的发展。在20种天然氨基酸中，赖氨酸是唯一一个侧链含有e-氨基的氨基酸，具备伯胺的一系列结构特点和反应性能。对赖氨酸进行修饰的常用方法有三种：

5、(1)与醛类化合物反应。赖氨酸的e-氨基对醛基进行亲核进攻，生成席夫碱，被还原剂还原，生成n-烷基化产物；

6、(2)与n-羟基丁二酰亚胺反应。n-羟基丁二酰亚胺是一个很好的离去基团，易被氨基亲核进攻，形成稳定的n-乙酰化产物；

7、(3)与异硫氰酸酯反应。碱性条件下，赖氨酸的e-氨基对异硫氰酸酯的碳原子进行亲核进攻，经过电子重排后生成赖氨酸修饰的产物。

8、目前对赖氨酸进行修饰的方法主要依赖于氨基的亲核性，与各种亲电试剂进行反应。如果能够选择性地将赖氨酸e-氨基的反应性进行极性反转，将进行已有方法难以实现的赖氨酸修饰，对开发新颖的多肽类药物以及蛋白修饰具有重要的意义。

技术实现思路

1、本发明提供了一种选择性修饰多肽或蛋白赖氨酸的方法，选择性地将赖氨酸e-氨基的反应性进行极性反转，可以进行已有方法难以实现的赖氨酸修饰。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种选择性修饰多肽或蛋白赖氨酸的方法，包括以下步骤：

4、(1)通过氧化剂将多肽或蛋白中赖氨酸的e-氨基氧化成醛基；

5、(2)对氧化得到的醛基进行转化，实现对多肽或蛋白赖氨酸的选择性修饰。

6、所述的氧化剂为取代或未取代的1,2-苯醌。

7、优选的，所述的氧化剂如式(ii)所示；

8、

9、式中，r2、r3基团各自独立选自氢、烷基、烷氧基。

10、进一步优选的，所述的氧化剂选自下组中的至少一种：

11、

12、本发明的选择性修饰多肽或蛋白赖氨酸的方法，包括以下步骤：

13、(1)如式(i)所示的多肽或蛋白中赖氨酸的e-氨基被如式(ii)所示的氧化剂氧化成醛基，得到如式(iii)所示的含醛基的多肽或蛋白；

14、(2)对如式(iii)所示的多肽或蛋白中的醛基进行转化，实现对多肽或蛋白赖氨酸的选择性修饰；

15、

16、其中，k为赖氨酸，aa为除赖氨酸外的其他氨基酸；

17、r1基团选自氢、乙酰基、甲氧基、叔丁氧羰基、9-芴基甲氧基羰基；

18、r2、r3基团各自独立选自氢、烷基、烷氧基。

19、步骤(2)中，对醛基进行转化包括：对醛基进行还原胺化；还原成羟基；氧化成羧基；与叶立德试剂反应，生成含α、β不饱和羰基的产物；与异腈反应，生成含五元杂环的产物。

20、优选的，步骤(2)中，对醛基进行转化，包括：

21、转化(a)：与式(iv)所示的胺进行还原胺化，生成如式(v)所示的n烷基化的产物；

22、或转化(b)：与15nh4cl进行还原胺化，生成如式(vi)所示的n15标记产物；

23、或转化(c)：与还原剂反应，被还原成如式(vii)所示的含羟基的产物；

24、或转化(d)：与氧化剂(i)反应，被氧化成如式(viii)所示的含羧基的产物；

25、或转化(e)：与如式(ix)所示的叶立德试剂反应，生成如式(x)所示的含α、β不饱和羰基的产物；

26、或转化(f)：与如式(xi)所示的异腈反应，生成如式(xii)所示的含五元杂环的产物；

27、

28、

29、其中：

30、r4、r5基团各自独立选自氢、烷基、取代或未取代的芳基；

31、r6基团选自氢或氰基；

32、r7基团选自氢、烷基、烷氧基；

33、ar未取代或未取代的芳基，或不存在。

34、优选的，步骤(1)中，反应溶剂选自：水、乙腈、二甲基亚砜、磷酸缓冲溶液、tris-盐酸缓冲溶液、hepes缓冲溶液、mops缓冲溶液、pipes缓冲溶液。

35、以多肽或蛋白的摩尔用量为基准，步骤(1)中，溶剂的摩尔用量为500000％～1000000％。

36、以多肽或蛋白的摩尔用量为基准，步骤(1)中，氧化剂的摩尔用量为500％～30000％。

37、优选的，转化(a)中，式(iv)所示的胺选自：

38、

39、

40、优选的，以多肽或蛋白的摩尔用量为基准，如式(iv)所示的胺的摩尔用量为500％～2000％。

41、转化(b)中，以多肽或蛋白的摩尔用量为基准，15nh4cl的摩尔用量为500％～10000％。

42、优选的，转化(c)中，所述的还原剂为硼氢化钠、硼氢化钾、氰基硼氢化钠、2-甲基吡啶硼烷中的至少一种。

43、以多肽或蛋白的摩尔用量为基准，还原剂的摩尔用量为100％～10000％。

44、优选的，转化(d)中，所述的氧化剂(i)为亚氯酸钠。

45、以多肽或蛋白的摩尔用量为基准，氧化剂(i)的摩尔用量为100％～10000％。

46、转化(e)中，以多肽或蛋白的摩尔用量为基准，叶立德试剂的摩尔用量为100％～10000％。

47、转化(f)中，以多肽或蛋白的摩尔用量为基准，异腈的摩尔用量为100％～10000％。

48、步骤(1)中，在室温下搅拌或静置反应，反应时间为0.5h～20h。

49、步骤(2)中，在室温下搅拌或静置反应，反应时间为0.5h～20h。

50、本发明提供了一种选择性修饰多肽或蛋白赖氨酸的方法，在氧化剂和溶剂存在下，多肽或蛋白的赖氨酸的e-氨基被氧化到醛基，醛基进行一系列转化，得到多肽或蛋白修饰的产物。

51、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

52、(1)本发明的方法能够专一性地对赖氨酸进行修饰，多肽和蛋白中其他氨基酸的残基得以保留。

53、(2)本发明的方法具有原料简单易得、反应条件温和、底物适用性广等优点，符合发展绿色环境友好化学的要求。

54、(3)本发明的方法选择性地氧化多肽和蛋白赖氨酸的e-氨基到醛基，使得赖氨酸的反应性得以反转，进行已有方法难以发生的一些转化，而且反应可以在水相进行，对蛋白修饰具有重要意义。