天然芋螺毒素肽的化学合成

天然芋螺毒素肽的化学合成

蔡苇

（云南经济管理学院；云南昆明650106）

摘要：热带海洋肉食性软体动物芋螺分泌的一种小分子多肽就是芋螺毒素，富含多种一类结构小分子多肽，获得毒素主要方法为多肽相合成法，当前，合成天然芋螺毒肽的方法很多，本文将对化学合成芋螺毒素线性肽与氧化折叠形成二硫见方法进行论述，以全面展现芋螺毒素合成与获得过程。

关键词：芋螺；小分子多肽；芋螺毒素；化学合成

芋螺毒素可以直接作为天然药物，也可以作为先导化合物，为离子通道的研究提供了原材料，其化学结构新颖、功能多样且独特，使其颇具研究与应用价值。当前，野生芋螺毒管中可直接获得芋螺毒素，但是获取量有限，随着芋螺数量逐年减少，这种方法暴露诸多弊端。第二种是生物合成法，就是将芋螺毒素直接转移到微生物中表达，但分离纯化有一定难度。还有一种方法是多肽固相合成法，是指在获得天然螺毒素后先采用克隆法获得毒素序列，然后人工化学合成获得芋螺毒素。下面将对这一方法具体研究。

1芋螺毒素线性肽合成

当前，有数以千计的芋螺素肽使用多肽固相合成法（SPPS），多肽合成从C端到N端，与其他多肽形成过程基本一致。每一种氨基酸的连接经以下几个过程实现：先对氨基酸予以保护，前提是将氨基保护基团去除，然后活化氨基酸，主要是对一个连接的氨基酸羧基活化，最后进行偶联，游离氨基酸与活化单体充分反应，形成肽键，以上3各步骤缺一不可，循环进行，直到形成肽为止。

在合成时，对合成影响较大的因素为氨基酸保护基因，尤其是容易被氧化的氨基酸，比如，Trp、Met等，科学选择可将副反应减少。固相结合中，可以选择的半胱氨酸非常多。这些不同的基团有着不同离子稳定性，可以依据此将保护基因脱去，从而直接保护硫醇盐与游离巯基，从而形成二硫键，在这一过程中，起到决定性作用的是切割液。都酸不稳定的半胱氨酸保护基团主要有S-Trt、S-Tmob等，可以与其他保护基团共同使用切割液，从而将游离巯基合成。在Boc与Fmoc合成中有着广泛应用[1-2]。通常，脱去并形成游离巯基时需要在汞盐条件下进行，但是需要避免Trp与Met被氧化，在合成Bor过程中，需要注意对基团的保护，S－MeBzl均对TFA有着较强的稳定性，可以直接脱去。保护半胱氨酸的保护基团可以选择S-Fm，可以在树脂脱除前脱出。应用目的是使合成过程中的副反应减少，从而将合成效率提高。

2芋螺毒素线性肽二硫键的合成

芋螺毒素序列短且结构较为复杂，含有非常多的天然结构，芋螺毒素高级结构形成是二硫键连接效果的关键，也是影响生物活性的重点主要因素。大部分芋螺毒素中包含6个硫键。鉴于天然芋螺毒素中包含的二硫键连接方式较为特别，也使多肽的合成出现很多困难，也是影响天然芋螺毒素获得的重要因素。合成芋螺毒素过程中，二硫键的形成主要通过以下几种方法实现：一种是游离的巯基形成二硫键，一种是半胱氨酸脱保护形成二硫键，通常情况下需要对这两种方法综合使用[3-4]。

2.1游离巯基形成二硫键

芋螺毒素合成中，对巯基需分布合成，且需要逐步实现自由氧化形成二硫键，这也是芋螺毒素较为常见合成策略。空气氧化法、二甲基亚砜氧化法以及固相埃尔曼试剂法等，这些方法的应用受到了热力学控制，反应产物为水，涉及到的纯化步骤较少。鉴于芋螺毒素中的半胱氨酸较多，自由氧化以后会形成多种异构体。6个半胱氨酸可以有13个异构体。

2.2半胱氨酸脱保护定点形成二硫键

芋螺素中含有非常多的半胱氨酸，且成对出现，每对半胱氨酸均由不同的基团保护，可以使用适合的脱保护将保护基团脱去，从而形成二硫键，这种方法也是形成芋螺素的重要步骤，更是常见的连接方法，这种方法下二硫键形成以定点方法完成，非常方便、快捷，但是需要注意对敏感氨基酸副反应的控制，2对以上二硫键的α-芋螺毒素可以使用这种方法合成，分别使用Acm与MeBzl法对半胱氨酸进行保护，脱去MeBzl保护基团使用HF法，第1对二硫键通过铁氰化钾氧化形成，然后将Acm直接脱去，形成第2对二硫键，在合成G1时，将MeBz脱去的同时还需要切割树脂[5]。此外，有研究者开发了一种新型定点形成二硫键的方法-罐法，对两对以上的半胱氨酸采用t-Butyl与4-methylbenzol基团保护，可在25℃的温度下脱除，当温度升高至60°时，可以将4-methylbenzol基团脱去。

结束语：本文主要对芋螺毒素化学合成方法进行了分析，表现了化学合成是获得芋螺毒素的重要方法，仍需要对芋螺毒素活性与结构进一步研究。本次研究集中对芋螺毒素线性肽合成与芋螺毒素线性肽二硫键的合成进行了描述，线性肽合成中需对反应试剂优化，可使副产物减少，将反应时间缩短，将合成效率提高。芋螺素有非常多种类，有规律也有差异，需要明确芋螺毒素序列特征，找到适合的合成方法。

参考文献：

[1]王蕊.芋螺毒素LvMA人工合成及其氧化折叠的研究[D].海南大学,2012.

[2]唐天乐.芋螺毒素Ma6A与MaI126的生物法合成研究[D].海南大学,2010.

[3]安婷婷.芋螺毒素B179和B8.1T人工合成及其氧化折叠的研究[D].海南大学,2010.

[4]彭超.海南产芋螺蛋白质二硫键异构酶的研究与芋螺毒素Ma6A、Ma6B的原核表达[D].海南大学,2011.

[5]安婷婷,吴勇,长孙东亭,罗素兰.芋螺毒素B179的化学合成及其氧化折叠的研究[J].中国海洋药物,2010,06:1-6.