Химия и биология белков - Ф. Гауровитц 1953

Синтез белка
Полимеризация аминокислот

Полимеризацию аминокислот и простых пептидов в лабораторных условиях можно осуществить различными методами. Полимеризация а-аминокапроновой кислоты достигается путем нагревания [1]. Другой, более удобный метод, употребляемый для получения полиаминокислот, заключается в декарбоксилировании карбаминовых ангидридов при помощи малых количеств воды [2—5]:

Продукты такой полимеризации представляют собой типичные полипептиды, содержащие аминокислоты, соединенные при помощи пептидных связей. Они имеют очень высокий молекулярный вес, примерно того же порядка, что и истинные белки. На близкое сходство этих полимеров с природными белками указывает, например, тот факт, что полилизин (продукт полимеризации лизина) расщепляется трипсином [6]. Полученная путем полимеризации поли-а-глутаминовая кислота оказалась сходной с природной полиглутаминовой кислотой, входящей в состав капсулы Bacillus anthracis [7, 8].

Полимеры можно получить также из смеси аминокислот, обрабатывая их при помощи одного из упомянутых выше методов. Так, например, полимеры аланилглицилглицина, содержащие 20 аминокислотных остатков, образуются при нагревании метиловых эфиров этого трипептида; они представляют собой циклопептиды, не содержащие конечных свободных аминных и карбоксильных групп [9]. Подобным же образом получаются смеси полимеров из смесей карбаминовых ангидридов, если эти последние подвергнуть действию влажного воздуха [4]. Интересно отметить, что полимер l-аланина нерастворим в воде, тогда как полимер, состоящий из смеси I- и d-аланина, в воде растворяется [10]. Нерастворимость однородного поли-l-аланина указывает на то, что его пептидные цепи сложены так компактно, что вода не может проникнуть между ними; соединение же пептидных цепей в поли-dl-аланине, повидимому, весьма рыхло, и молекулы воды свободно вклиниваются между группами СО и NH пептидной решетки [10].

Хотя ни один из синтетических полипептидов не был найден среди природных соединений, тем не менее возможность их образования in vitro представляет большой биологический интерес. Легкость образования этих полимеров указывает на то, что энергия, необходимая для синтеза пептидов, не может быть очень большой; она, действительно, составляет только около 3 000 кал на 1 моль пептидной связи [11].

Основные отличия реакции полимеризации от синтеза белка in vivo заключаются в следующем: 1) синтез белка in vivo происходит в водной среде, тогда как все реакции полимеризации протекают только в среде, содержащей лишь следы воды; 2) в образовании природных белков участвуют молекулы 15—20 различных аминокислот, тогда как полимеры строятся из молекул всего лишь одной или нескольких аминокислот. Если же полимеризации подвергается смесь многих аминокислот, то детерминировать размещение аминокислотных остатков в пептидной цепи невозможно и они располагаются в молекуле полипептида в совершенно случайном порядке. В противоположность этому аминокислоты в природных белках располагаются в строго определенном порядке, специфичном для каждого природного белка.