DD260084A1 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF PEPTIDES - Google Patents

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DD260084A1
DD260084A1 DD30194987A DD30194987A DD260084A1 DD 260084 A1 DD260084 A1 DD 260084A1 DD 30194987 A DD30194987 A DD 30194987A DD 30194987 A DD30194987 A DD 30194987A DD 260084 A1 DD260084 A1 DD 260084A1
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arginine
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papain
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DD30194987A
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Inventor
Volker Schellenberger
Ute Schellenberger
Andreas Koennecke
Hans-Dieter Jakubke
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Univ Leipzig
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung argininhaltiger Peptide. Ziel der Erfindung ist die Darstellung chiral einheitlicher Argininpeptide mit unblockierter Ganidofunktion mit Hilfe proteolytischer Enzyme. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass ein N-Acylaminosaeureester mit einem Argininester, dessen in Reaktion tretende Aminogruppe und Guanidofunktion unblockiert ist, in waessrigem Milieu unter Katalyse einer Cysteinproteinase umgesetzt werden, wobei in Abhaengigkeit von der Reaktionsfuehrung kontrolliert in einem Reaktionsschritt ein bis drei Argininbausteine in das Peptid eingefuegt werden koennen.The invention relates to a process for the preparation of arginine-containing peptides. The aim of the invention is the preparation of chirally uniform arginine peptides with unblocked ganido function by means of proteolytic enzymes. The object is achieved in accordance with the invention by reacting an N-acylamino acid ester with an arginine ester whose amino group and guanidofunction are unblocked in an aqueous medium with catalysis of a cysteine proteinase, with one to three arginine units being controlled in a reaction step as a function of the reaction can be inserted into the peptide.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von argininhaltigen Peptiden, die nach vollständiger bzw. partieller Abspaltung der Schutzgruppen als Wirkstoffe bzw. als Zwischenprodukte von Wirkstoffen dienen können.The invention relates to a process for the preparation of arginine-containing peptides, which can serve as active ingredients or as intermediates of active compounds after complete or partial removal of the protective groups.

Charakteristik der bekannten' technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Zur Herstellung von Peptiden können verschiedene organisch-chemische Verfahren (vgl. Übersicht: WÜNSCH, E. [1974]Synthese von Peptiden, in HOUBEN-WEYL, Bd. 15,1/2, Methoden der organischen Chemie, MÜLLER, E. [Hrsg.] Georg Thieme Verlag, Stuttgart) eingesetzt werden. Im Verlauf chemischer Peptidsynthesen werden häufig unerwünschte Nebenreaktionen beobachtet, die die Ausbeute verringern und schwierige und langwierige Reinigungsprozesse erforderlich machen. Ein besonders schwerwiegender Nachteil der herkömmlichen Verfahren ist das ungelöste Problem der Racemisierung, die insbesondere bei Segmentkondensationen mittels chemischer Verknüpfungsmethoden in Erscheinung tritt. Da sich Stereoisomere kaum vollständig trennen lassen und die optische Reinheit der Syntheseprodukte für die biologische Aktivität eine notwendige Voraussetzung ist, besitzt die industrielle Synthese von Peptiden mittels organisch-chemischer Verfahren erhebliche Nachteile. Weiterhin müssen bei allen chemischen peptidsynthetischen Operationen die Drittfunktionen von Aminosäurebausteinen wegen der Gefahr von Nebenreaktionen reversibel maskiert werden, wobei es für die stark basische Guanidinofunktion des Arginine bis heute noch keine ideale Schutzgruppe gibt (vgl. H.-D. Jakubke u. H. Jeschkeit, Aminosäuren, Peptide, Proteine, 3. Aufl., Akademie-Verlag Berlin, 1982, S. 143-146). Zur Umgehung der geschilderten Schwierigkeiten bietet sich der Einsatz von Biokatalysatoren für die Katalyse des Peptidknüpfungsschritts an (vgl. Übersichten: Jakubke, H.-D. u. Kühl, P. [1982] Pharmazie 37,89; Fruton, J. S. [1982] in A. Meister: Adv. Enzymol. Relat. Areas Mol. Biol. 53,239; Jakubke, H.-D. Kühl, P., u. Könnecke, A. [1985] Angew. Chem.97,79). Durch die Stereospezifität der als Biokatalysator eingesetzten Proteasen bleibt die chirale Integrität erhalten und der hohe Grad der Reaktionskontrolle ermöglicht einen weitgehenden Verzicht auf den Schutz von Drittfunktionen.For the preparation of peptides, various organic-chemical methods (see Overview: WÜNSCH, E. [1974] Synthesis of peptides, in HOUBEN-WEYL, Vol 15.1 / 2, Methods of Organic Chemistry, MÜLLER, E. [Hrsg .] Georg Thieme Verlag, Stuttgart) are used. In the course of chemical peptide syntheses, undesirable side reactions are frequently observed which reduce the yield and necessitate difficult and lengthy purification processes. A particularly serious disadvantage of the conventional processes is the unresolved problem of racemization, which occurs in particular in segmental condensation by means of chemical linking methods. Since stereoisomers can hardly be completely separated and the optical purity of the synthesis products is a necessary prerequisite for the biological activity, the industrial synthesis of peptides by means of organic-chemical processes has considerable disadvantages. Furthermore, in all chemical peptide synthetic operations, the third functions of amino acid building blocks must be reversibly masked due to the risk of side reactions, although there is still no ideal protecting group for the strongly basic guanidino function of arginine (see H.-D. Jakubke and H. Jeschkeit , Amino acids, peptides, proteins, 3rd ed., Akademie-Verlag Berlin, 1982, pp. 143-146). The use of biocatalysts for the catalysis of the peptide-linking step can be used to circumvent the difficulties described (for review, see: Jakubke, H.-D., and Kuhl, P. [1982] Pharmazy 37, 89; Fruton, JS [1982], in A. Meister: Adv. Enzymol., Relat. Areas Mol. Biol. 53, 239; Jakubke, H.-D. Kühl, P., and Könnecke, A. [1985] Angew Chem.97, 79). The stereospecificity of the proteases used as biocatalysts preserves the chiral integrity and the high degree of reaction control makes it possible to largely dispense with the protection of third-party functions.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Herstellung von chiral einheitlichen argininhaltigen Peptiden unter Einsatz von Biokatalysatoren.The aim of the invention is the preparation of chirally uniform arginine-containing peptides using biocatalysts.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, N-Acylaminosäurealkylester in Gegenwart von Proteasen mit seitenkettenungeschützten Argininalkylestern als Nucleophil umzusetzen.The invention has for its object to implement N-Acylaminosäurealkylester in the presence of proteases with side chain protected Argininalkylestern as a nucleophile.

Erfindungsgemäß werden argininhaltige Peptide hergestellt aus einer selektiv geschützten Aminosäure oder einem selektiv geschützten Peptid, dessen in Reaktion tretende Carboxylgruppe als Alkylester vorliegt, und einem Argininalkylester, bei dem die in Reaktion tretende Aminogruppe und die Guanidofunktion unblockiert sind, in Gegenwart löslicher oder immobilisierter Proteasen, wobei als Reaktionsmedium Wasser oder ein geeigneter Puffer, dem gegebenenfalls Anteile organischer Lösungsmittel zugesetzt sein können. In Abhängigkeit von den Reaktionsbedingungen bilden sich kontrolliert argininhaftige Peptide, die mit geeigneten chromatographischen Techniken präparativ getrennt werden können. Nach beendeter Aufarbeitung können die Schutzgruppen erforderlichenfalls nach bekannten Methoden partiell oder vollständig entfernt werden. Im Gegensatz zu bekannten Synthesen argininhaltiger Peptide wird durch die erfindungsgemäße Verwendung von Argininalkylestern als Aminokomponente in Abhängigkeit von den Reaktionsbedingungen und der Art der Alkylestergruppierung der Aufbau von Peptiden ermöglicht, in denen ein, zwei oder drei Argininbausteine aufeinanderfolgend enthalten sein können, die im präparativen Maßstab getrennt werden können. Darüber hinaus sind argininenthaltende Peptide der allgemeinen Sequenz Y-Xxx-(Arg)n-OR interessante Ausgangsprodukte für den Aufbau längerer Peptidsequenzen, wobei kinetisch kontrollierte trypsinkatalysierte Segmentverknüpfungen vorgenommen werden können.According to the invention arginine-containing peptides are prepared from a selectively protected amino acid or a selectively protected peptide whose reacting carboxyl group is present as an alkyl ester, and a Argininalkylester in which the reacting amino group and the guanido are unblocked, in the presence of soluble or immobilized proteases as the reaction medium, water or a suitable buffer to which, if appropriate, proportions of organic solvents may be added. Depending on the reaction conditions, arginine-like peptides are formed in a controlled manner, which can be separated preparatively by suitable chromatographic techniques. After completion of the work-up, if necessary, the protective groups can be partially or completely removed by known methods. In contrast to known syntheses of arginine-containing peptides, the use according to the invention of arginine alkyl esters as amino component, depending on the reaction conditions and the type of alkyl ester grouping, makes it possible to build up peptides in which one, two or three arginine units can be sequentially added, which are separated on a preparative scale can be. In addition, arginine-containing peptides of the general sequence Y-Xxx- (Arg) n -OR are interesting starting materials for the construction of longer peptide sequences, whereby kinetically controlled trypsin-catalyzed segment linkages can be made.

Ausführungsbeispieleembodiments

In den Beispielen werden die Aminosäuren nach den international gültigen Regeln abgekürzt. Zusätzlich werden folgende Abkürzungen verwendet:In the examples, the amino acids are abbreviated according to the internationally valid rules. In addition, the following abbreviations are used:

ZZ Benzyloxycarbonylbenzyloxycarbonyl OMeOMe MethylesterMethylester OCAMOCAM CarboxamidomethylesterCarboxamidomethylester OiPrOiPr Isopropylesterisopropyl OiBuOiBu Isobutylesterisobutyl

Beispiel 1example 1 Synthese von Z-Ala-Arg-OiPrSynthesis of Z-Ala-Arg-OiPr

4ml Wasser/Methanol (4/1, v/v), enthaltend 0,03M Z-AIa-OCAM und 0,1 M Arg-OiPr sowie 1,3mM EDTA, wurden am pH-Stat auf pH8,0 gestellt und danach wurde die Reaktion durch Zugabe von 1,5mg Papain gestartet. Nach 2 min wurden durch Zugabe von 6 N HCI auf pH 3 gestellt und damit die Reaktion gestoppt. Die Ausbeute wurde durch lonenaustausch-HPLCan einer TSK CM-3SW, 7,5 · 150mm, analytisch bestimmt und betrug 87% d.Th.4 ml of water / methanol (4/1, v / v) containing 0.03M Z-Ala-OCAM and 0.1M Arg-OiPr and 1.3mM EDTA were adjusted to pH8.0 on pH-Stat and thereafter the reaction started by adding 1.5mg papain. After 2 minutes, the pH was adjusted to 3 by the addition of 6N HCl and the reaction was stopped. The yield was determined analytically by ion exchange HPLC on a TSK CM-3SW, 7.5 x 150 mm, and found to be 87% of theory.

Beispiel 2Example 2

Wie Beispiel 1, aber mit 195mg feuchtem Enzacryl-AA-Papain. Nach 7 min 84% d.Th. Ausbeute.As Example 1, but with 195mg wet Enzacryl-AA-Papain. After 7 min 84% of theory Yield.

Beispiel 3Example 3 Synthese von Z-Ala-Arg-Arg-OMeSynthesis of Z-Ala-Arg-Arg-OMe

Wie in Beispiel 1 wurden 0,03 M Z-AIa-OCAM mit 0,3 M Arg-OMe umgesetzt, wobei nach 30 min nochmals Enzym zugefügt wurde. Nach 45min wurde gestoppt, und es hatten sich 53% d.Th. Tripeptidester gebildet.As in Example 1, 0.03 M Z-Ala-OCAM were reacted with 0.3 M Arg-OMe, enzyme being added again after 30 min. After 45 min was stopped, and it had 53% of theory. Tripeptide ester formed.

Beispiel 4Example 4 Synthese von Z-Ala-Arg-Arg-Arg-OMeSynthesis of Z-Ala-Arg-Arg-Arg-OMe

Wie Beispiel 3, jedoch mit 0,2 M Arg-OMe. Nach 45min 21 % d.Th. Tetrapeptidester.As Example 3, but with 0.2 M Arg-OMe. After 45 minutes 21% of theory Tetrapeptidester.

Beispiel 5Example 5 Synthese von Z-Gly-Arg-OMeSynthesis of Z-Gly-Arg-OMe

0,03 M Z-GIy-OCAM und 0,2 M Arg-OMe wurden wie in Beispiel 1 mit 7,5 mg Papain zur Reaktion gebracht. Nach 1 min 83% d.Th. Produkt.0.03 M Z-Gly-OCAM and 0.2 M Arg-OMe were reacted as in Example 1 with 7.5 mg papain. After 1 min 83% of theory Product.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von argininhaltigen Peptiden aus Aminosäuren oder entsprechenden Peptiden, die mit einer alpha-Aminoschutzgruppe blockiert sind und deren in Reaktion tretende Carboxylfunktion eine Estergruppierung trägt, dadurch gekennzeichnet, daß als Reaktionspartner ein Argininester eingesetzt wird, dessen in Reaktion tretende Aminogruppe und Guanidofunktion unblockiert sind, wobei in wäßriger Lösung, die gegebenenfalls organische Lösungsmittelanteile und/oder Puffersubstanzen enthält, in Anwesenheit eines Enzyms gearbeitet wird, wobei mit steigender Proteasezugabe und längerer Zeitdauer zunehmend mehr Argininbausteine angeführt werden, und nach beendeter Kupplung und Aufarbeitung Schutzgruppen partiell oder vollständig entfernt werden.1. A process for the preparation of arginine-containing peptides from amino acids or corresponding peptides which are blocked with an alpha-amino protecting group and whose carboxyl function in reaction carries an ester grouping, characterized in that the reactants used is an arginine ester, the amino group thereof which reacts and guanido function are unblocked, being used in aqueous solution, which optionally contains organic solvent fractions and / or buffer substances, in the presence of an enzyme, with increasing protease addition and a longer period of time increasingly more Argininbausteine be cited, and after completion of the coupling and workup protective groups are partially or completely removed , 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Enzym eine pflanzliche Cysteinprotease wie Papain, Brommelain o. dgl. verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the enzyme is a plant cysteine protease such as papain, Brommelain o. The like. Used. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Z-AIa-OCAM mit Ar-OiPr in wäßrig-methanolischer Lösung in Anwesenheit von EDTA auf pH = 8,0 eingestellt wird, die Reaktion durch Zugabe von Papain gestartet wird, nach 2 min durch Ansäuern auf pH = 3 gestoppt wird und das Z-Ala-Arg-OiPr separiert wird.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that Z-Ala-OCAM is adjusted with Ar-OiPr in aqueous methanolic solution in the presence of EDTA to pH = 8.0, the reaction is started by the addition of papain, after Stopped for 2 min by acidification to pH = 3 and the Z-Ala-Arg-OiPr is separated. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Z-AIa-OCAM mit Arg-OMe in wäßrig-methanolischer Lösung in Anwesenheit von EDTA auf pH = 8,0 eingestellt wird, die Reaktion durch Zugabe von Papain gestartet wird, nach 30 min weiteres Enzym zugefügt wird, nach 45 min durch Ansäuern auf pH = 3 die Reaktion gestoppt wird und der Tripeptidester abgetrennt wird.4. The method according to claim 1 and 2, characterized in that Z-Ala-OCAM is adjusted to pH = 8.0 with Arg-OMe in aqueous methanolic solution in the presence of EDTA, the reaction is started by the addition of papain, after 30 min further enzyme is added, after 45 min by acidification to pH = 3, the reaction is stopped and the tripeptide ester is separated. 5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Z-AIa-OCAM mit Arg-OMe in wäßrig-methanolischer Lösung in Anwesenheit von EDTA auf pH = 8,0 eingestellt wird, die Reaktion durch Zugabe von Papain gestartet wird, nach 45min durch Ansäuern auf pH = 3 gestoppt wird und der Tetrapeptidester separiert wird.5. The method according to claim 1 and 2, characterized in that Z-Ala-OCAM is adjusted with Arg-OMe in aqueous methanolic solution in the presence of EDTA to pH = 8.0, the reaction is started by the addition of papain, after 45min by acidification to pH = 3 is stopped and the tetrapeptide ester is separated. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Protease kovalent an einen unlöslichen Träger gebunden ist.6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that the protease is covalently bound to an insoluble carrier.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003051918A1 (en) * 2001-12-19 2003-06-26 Astrazeneca Ab Solution-phase process for the manufacture of decapeptide

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