GLP-1(tautan:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/peptide/glp-1-peptida-cas-87805-34-3.html) adalah hormon polipeptida yang terdiri dari 30 asam amino. Dengan penelitian mendalam tentang GLP-1, semakin banyak metode sintetik yang dikembangkan. Artikel ini secara sistematis akan memperkenalkan metode sintesis GLP-1 yang saat ini dikenal.
Metode 1, sintesis fasa padat:
Sintesis fase padat adalah metode yang banyak digunakan untuk sintesis peptida dan protein, dan juga umum digunakan untuk sintesis GLP-1. Dalam sintesis fase padat, struktur inti dibentuk dengan menghubungkan asam amino pertama dengan resin. Selanjutnya, asam amino berikutnya ditambahkan secara berurutan dan direaksikan secara kimiawi dengan zat kondensasi yang sesuai. Akhirnya, produk target dapat diperoleh dengan membelah polipeptida dari resin.
Pentingnya sintesis fase padat adalah memungkinkan otomatisasi dan produksi sintesis peptida dalam skala besar. Metode sintesis fase padat utama saat ini termasuk Fmoc dan Boc. Diantaranya, metode Fmoc menggunakan gugus pelindung N-Fmoc untuk melindungi peptida, sedangkan metode Boc menggunakan tert-butyloxycarbonyl untuk melindungi gugus karboksil.
Metode dua, sintesis fase cair:
Sintesis fase cair adalah metode tradisional sintesis peptida di mana reaktan ditempatkan dalam fase cair untuk reaksi. Keuntungan dari sintesis fasa cair adalah kondisi reaksinya ringan dan cocok untuk modifikasi struktur kimia yang sensitif. Namun, karena terlalu banyak reaktan, proses pemurniannya relatif tidak praktis. Reaksi kimia dalam sintesis fase cair meliputi:
1. Reaksi kondensasi:
Reaksi kondensasi adalah salah satu reaksi paling dasar dalam sintesis peptida, yaitu gugus karboksil yang diinisiasi oleh agen kondensasi seperti DCC dan HOBt terhubung ke gugus amino asam amino melalui reaksi asilasi. Kondisi reaksi ringan dan hasil tinggi.
2. Reaksi eliminasi:
Reaksi eliminasi adalah mereduksi metionin menjadi ditiol oleh NaBH4 dan agen pereduksi lainnya, membuatnya tidak aktif. Reaksi perlu dilakukan dalam kondisi dasar.
3. Penghapusan kelompok pelindung:
Karena fungsi asam amino yang berbeda dalam rantai peptida, gugus pelindung yang berbeda akan digunakan untuk perlindungan. Setelah sintesis selesai, gugus pelindung perlu dihilangkan. Untuk metode Fmoc, piperidin biasanya digunakan untuk menghilangkan Fmoc; sedangkan untuk metode Boc, TFA digunakan untuk menghapus Boc.
Metode tiga, sintesis kimia:
GLP-1 adalah hormon polipeptida dengan aktivitas biologis penting. Sintesisnya dapat diwujudkan dengan berbagai metode, di antaranya sintesis kimia adalah salah satu metode yang paling umum digunakan. Keuntungan dari sintesis kimia adalah dapat menghasilkan produk target yang sangat murni, yang cocok untuk produksi skala besar. Metode sintesis kimia dan langkah-langkah rinci GLP-1 akan diperkenalkan di bawah ini.
1. Pemilihan rute sintetik dan grup pelindung:
Molekul GLP-1 terdiri dari 36 asam amino, termasuk 21 asam amino tipe L dan 15 asam amino tipe D. Sebelum melakukan sintesis, perlu untuk memilih rute sintetik yang sesuai dan memilih gugus pelindung yang sesuai dengan kondisi sintetik. Sintesis fase padat Fmoc biasanya digunakan untuk sintesis skala besar otomatis. Metode ini menggunakan perlindungan karboksil N-9-fluoroimido (N-Fmoc) sebagai gugus pelindung, dan juga perlu memilih gugus pelindung sekunder yang sesuai (seperti tert-butil atau metil) untuk memastikan perlindungan situs tertentu. Setiap kali asam amino baru ditambahkan, gugus pelindung Fmoc harus dihilangkan terlebih dahulu, dan kemudian zat penggandeng pelindung dari asam amino berikutnya ditambahkan.
2. Sintesis urutan asam amino inti:
Urutan inti GLP-1 terdiri dari 21 asam amino, termasuk serin kunci dan empat urutan dipeptida asam prolyl-glutamat. Dalam sintesis fase padat, sintesis urutan inti dapat dibagi menjadi langkah-langkah berikut:
2.1. Tambahkan karbamat asam asetat (Fmoc-NH-CH2CO2Et) dan 2-Cl-Trt-Cl ke resin sintetik fase padat, dan lakukan reaksi kondensasi dengan bahan penggandengan DIC/NMM.
2.2. Hapus grup pelindung Fmoc dengan mendeproteksi reaksi grup.
2.3. Tambahkan asam amino berikutnya, ulangi langkah 1 dan langkah 2 secara berurutan sampai urutan inti disintesis.
2.4. Pembentukan struktur pentapeptida pada resin fase padat. Tambahkan reagen asetalisasi ke resin fase padat, bereaksi dengan agen pengenal terminal-N (seperti HBTU), tambahkan grup pelindung rantai samping serin sebagai agen pereduksi tambahan, lalu lepaskan grup pelindung Fmoc.
2.5. Di bawah katalisis Bacillus subtilis transferase (ProTide), struktur pentapeptida mengalami reaksi pertukaran dengan prekursor serin iodoasetat.
3. Sintesis urutan asam amino yang tersisa:
Setelah menyelesaikan sintesis urutan inti, asam amino yang tersisa perlu terus ditambahkan, termasuk asam amino tipe L dan D. Penambahan asam amino ini harus dimulai dari urutan inti, menambahkan asam amino berikutnya secara berurutan, dan menggunakan agen kondensasi yang sesuai untuk melakukan reaksi kimia hingga molekul polipeptida GLP-1 lengkap disintesis. Selama proses ini, juga perlu untuk memilih gugus pelindung yang tepat sesuai kebutuhan, dan melakukan langkah-langkah reaksi, penghilangan gugus pelindung dan penambahan asam amino secara berurutan.
4. Perawatan natrium hidroksida:
Setelah semua asam amino ditambahkan, rantai peptida yang disintesis secara tidak lengkap terbentuk pada resin fase padat dan perlu diproses untuk membentuk molekul peptida yang terbentuk sempurna. Pertama, peptida yang belum terbentuk harus dihidrolisis oleh natrium hidroksida, sehingga gugus karboksil C-terminal yang awalnya melekat pada resin terlepas dari resin, dan gugus pelindung terlepas dalam air. Setelah reaksi hidrolisis, produk target diperoleh.
5. Pengendapan dan pencucian:
Setelah perawatan, larutan terhidrolisis diperlakukan dengan asam untuk mengendapkan produk target. Selanjutnya, pelet disuspensikan kembali dalam air, dilanjutkan dengan pencucian intensif untuk menghilangkan kotoran.
6. Pemurnian:
Langkah terakhir adalah pemurnian produk yang diinginkan, biasanya menggunakan kromatografi cair kinerja tinggi. Selama proses ini, kemurnian produk dapat ditentukan dengan mendeteksi puncak larutan dalam spektrum massa. Singkatnya, sintesis kimia GLP-1 membutuhkan beberapa putaran reaksi kompleks dan proses pemurnian yang ketat untuk akhirnya mendapatkan produk target aktif.
Metode empat, biosintesis:
GLP-1 adalah hormon polipeptida penting dengan berbagai efek fisiologis, termasuk meningkatkan sekresi insulin, menekan nafsu makan, mengurangi berat badan dan menjaga sensitivitas insulin, dll. Metode biosintesis GLP-1 terutama disintesis oleh sel L di kelenjar pankreas, dan laju sintesisnya diatur dengan asupan makanan. Langkah-langkah terperinci diperkenalkan sebagai berikut:
1. Pekerjaan persiapan sebelum sintesis:
Sebelum biosintesis GLP-1, beberapa pekerjaan persiapan perlu dilakukan, termasuk menentukan jenis sel yang digunakan, mengatur kondisi kultur dan memilih enzim katalitik yang sesuai. Sel L adalah sumber utama sintesis GLP-1 karena mengandung prekursor dari dua hormon, GIP (glucagon-like peptide 1) dan GLP-1. Sel L dapat diisolasi dari epitel usus kelinci atau tikus. Sebelum biosintesis, sel perlu dibiakkan hingga jumlah yang cukup, dan nutrisi yang cukup serta kondisi kultur yang sesuai harus disediakan. Selain itu, perlu untuk memilih enzim katalitik yang tepat untuk mendorong reaksi.
2. Sintesis dan pengolahan prekursor:
Biosintesis GLP-1 terutama terjadi pada sel L, dan prekursornya terdiri dari dua hormon, GIP dan GLP-1. Setelah memasuki sel endokrin, GIP dan GLP-1 diproses oleh enzim proteolitik dan dibelah menjadi peptida individual. Serangkaian enzim dan kofaktor terlibat dalam proses ini, termasuk prekursor polipeptida asamase (PC2), isomerase, dan faktor adhesi akhir.
3. Saling konversi antar segmen polipeptida:
Setelah diproses, peptida GIP dan GLP-1 digabungkan kembali untuk membentuk polipeptida GLP-1. Proses ini membutuhkan penggunaan glucagon-like peptide 1 (GLP-1) sebagai template yang menggabungkan peptida individu lainnya untuk membentuk polipeptida komposit baru. Proses ini juga memerlukan beberapa enzim dan faktor spesifik, termasuk Prohormone Convertase 1/3 (PC1/3) dan Carboxypeptidase E (CPE).
4. Sekresi GLP-1:
Setelah GLP-1 disintesis dan diproses, GLP-1 disimpan dalam sitoplasma dan vesikel internal sel endokrin. Saat dirangsang oleh diet, sel endokrin melepaskan GLP-1 dan memasuki sirkulasi darah melalui pembuluh mikro. Proses ini diatur dan dikendalikan melalui serangkaian jalur transduksi sinyal, termasuk cAMP-Ca2 ditambahdan seterusnya.
Singkatnya, biosintesis GLP-1 melibatkan aksi bersama dari berbagai mata rantai dan faktor. Kombinasi biosintesis dan sintesis kimia dapat memberikan landasan dan dukungan yang lebih baik untuk penelitian dan produksi GLP-1.
Metode lima, sintesis enzimatik:
Sintesis enzimatik adalah sintesis rantai peptida melalui katalisis enzim biologis. Dibandingkan dengan metode sintesis fase cair tradisional, sintesis enzimatik dapat dilakukan pada suhu kamar, dan berbagai bahan baku dapat dipilih. Enzim seperti theta-liquid synthase, AEP, ACE, dll biasanya digunakan untuk mengkatalisasi sintesis.
Sebagai kesimpulan, metode yang disebutkan di atas adalah metode yang layak untuk sintesis GLP-1. Metode yang berbeda cocok untuk kondisi percobaan dan lingkungan produksi farmasi yang berbeda.