肽和蛋白质的光化学功能化

  诺和诺德公司的科学家已成功利用连续流技术，对半胱氨酸延伸多肽前体中的肽和蛋白质进行C端α-胺化[1]。总体而言，该过程包含三个步骤：光标记取代半胱氨酸硫醇、光诱导脱羧消除和烯酰胺裂解。在配备光化学反应器模块的系列流动系统中，对重组制备的肽YY类似物进行了克级合成，而现有技术无法实现商业规模生产。

现代合成中的多肽治疗学：机遇与局限

近年来，基于肽的疗法经历了复兴，这可能是由于化学和结构生物学领域的飞跃。此外，针对基于肽的疗法的局限性，特别是与半衰期短和口服生物利用度差有关的局限性，最近的进展已经脱颖而出 [2]。传统上，肽是通过使用固相肽合成 （SPPS） 合成的，但当需要放大以满足大批量需求时，这种方法可能不可行。在这种情况下，使用重组生产提供了一种替代方法。然而，使用这种方法制备含有 C 端 α-酰胺的肽特别具有挑战性。

重组生产与光流相结合进行功能化

在这项工作中，基于 Baker 小组 [3] 先前的披露，C 端半胱氨酸残基与光不稳定试剂 4-氯-7-硝基苯并呋喃 （NBD-Cl） 偶联。照射后，该中间体经过脱羧-碎裂序列，得到 C 端 N-乙烯基酰胺。可以通过酸水解或反电子需求 Diels-Alder （IEDDA） 反应去除乙烯基以揭示 C 端 α-酰胺，从而与对酸敏感的肽和蛋白质（例如糖肽）兼容。在小规模 （250 μM） 上，该方案成功批量用于合成 GLP-1R 激动剂 GLP-1（7-36），这是一类重要治疗肽的一个例子，包括已上市的药物艾塞那肽和利西那肽，以及其他生物学相关靶标，包括胃泌素释放肽、骨分泌素和布利韦肽。

使用 配备光化学反应器模块的流动系统，放大工艺被证明是有效的。一个例子展示了 PYY 类似物的制备，PYY 是一种参与食欲调节的酰胺化胃肠道激素 [4， 5]。使用 4 g 起始材料，将 C 端半胱氨酸与 NBD-Cl 反应，然后在流速条件下（430 nm，24 W，99% 灯功率，2 mL 线圈，20 mL/min，t分辨率 = 6 秒）进行光引发切割。在一次最终纯化后，使用磷酸对 N 末端进行酶消化并将酰胺转化为所需的酰胺化肽，总产量为 20%。第二个示例显示了 12 g 重组 81 个氨基酸 GLP1R-胰岛淀粉样蛋白R 共激动剂前体肽以 78% 的产率快速、干净地转化为目标肽酰胺。

总结

综上所述，Harris 及其同事公开了一种高效方法，能够将肽和蛋白质快速且高产地转化为相应的 C 端酰胺。值得注意的是，这项工作使得 C 端酰胺化（光标记和光化学转化）能够在一天内完成，这显著提升了现有工艺水平。底物范围广泛，合成肽和重组肽均可耐受。作者指出，如果没有 Vapourtec R 系列流动系统与 UV-150 光化学反应器的结合，该反应根本无法实现商业规模，这充分展现了使用赋能技术（尤其是流动光化学）的优势。

Photochemically-enabled, post-translational production of C-terminal amides. (D. Hymel, F. Wokcik, K. S. Halskov et al., Nature Comm., 2024, 15, 7162). https://doi.org/10.1038/s41467-024-51005-5