หลักการและสภาวการณ์ปัจจุบันของการสังเคราะห์เพปไทด์
Principles and Current Status of Peptide Synthesis
Keywords:
การสังเคราะห์เพปไทด์ , โปรติเอส , เพปไทด์ซินทิเทส , อะมิโนเอซิดไลเกส, peptide synthesis, protease, peptide synthetase, amino acid ligaseAbstract
บทความนี้นำเสนอสามหลักการพื้นฐานในการสังเคราะห์เพปไทด์ ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่มีความสำคัญอย่างมากในผลิตภัณฑ์อาหารสุขภาพและเครื่องสำอาง การสังเคราะห์เพปไทด์ด้วยปฏิกิริยาทางเคมีเป็นวิธีที่มีศักยภาพเนื่องจากได้ปริมาณผลผลิตสูง แต่มีข้อจำกัดในการใช้สารเคมีอันตรายและความเสี่ยงในการเกิดปฏิกิริยาเรสไมเซชั่นระหว่างกระบวนการผลิต วิธีที่สองคือการใช้เอนไซม์โปรติเอสในการผลิตเพปไทด์ผ่านวิธีการสังเคราะห์ด้วยการใช้เอนไซม์ร่วมกับปฏิกิริยาเคมี ให้ผลิตภัณฑ์ที่มีความจำเพาะของโครงสร้างเตอริโอ แต่ทำให้เกิดการสูญเสียแอคติวิตีของเอนไซม์เนื่องจากการทำปฏิกิริยาในสภาวะที่ปราศจากน้ำ เช่น ในตัวทำละลายอินทรีย์ ปัญหานี้แก้ไขได้โดยการทำวิศวกรรมสารตัวกลาง วิศวกรรมตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ หรือวิศวกรรมสับสเตรท วิธีที่สามเป็นการใช้เอนไซม์เพปไทด์ซินทิเทส หรือ อะมิโนเอซิดไลเกสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการสังเคราะห์เพปไทด์ ที่มีข้อได้เปรียบเหนือวิธีในเรื่องของต้นทุนการผลิต และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม Peptide is a biologically active molecule of paramount importance in the fields of health care, cosmetic and nutrition. Nowadays, there are many techniques used to industrially synthesize the peptide compound. Among all, three methods were selected to summarize in this review. Chemical synthesis is a potential and limitation method for peptide production due to high yield production, however requires many harmful reagents for reactions and a risk of racemization during process. Peptide-bond-hydrolyzing enzymes, such as proteases are required for the production of peptide via a chemoenzymatic method that gives a stereospecific product. However, a non-aqueous condition such as that in an organic solvent might cause the loss of enzyme activity. This problem should be solved by an engineering of either medium, biocatalyst, or substrate. The third method is an enzymatic synthesis by the potential action of nonribosomal peptide synthetase (NRPS) or L-amino acid α-ligase (Lal). This method has advantages because the enzyme used is likely the most cost-efficient and environmentally friendly.References
Berson, S.A., & Yalow, R.S. (1973). Peptide Hormones. New York: American Elsevier Pub. Co.
Bornscheuer, U.T., Bessler, C., Srinivas, R., & Krishna, S.H. (2002). Optimizing lipases and related enzymes for efficient application. Trends in Biotechnology. 20 (10), 433-437.
Cunningham, C., & Porter, A.J. (1997). Recombinant proteins from plants-production and isolation of clinically useful compounds. Methods in Biotechnology. (Vol. 3). 308. Totowa, N.J.: Humana Press.
Du Vigneaud, V., Ressler, C., Swan, C.J.M., Robets, C.W., Katsoyannis, P.G., & Gordon, S. (1953). The synthesis of an octapeptide amide with hormonal activity of oxytocin. Journal of the American Chemical Society. 75 (19), 4879-4880.
Feliu, J. A., De Mas, C., & Lopez-Santin, J. (1995). Studies on papain action in the synthesis of Gly-Phe in two-liquid-phase media. Enzyme and Microbial Technology. 17 (10), 882-887.
Gill, I., Lopez-Fandino, R. L., Jorba, X., & Vulfson, E.N. (1996). Biologically active peptides and enzymatic approaches to their production. Enzyme and Microbial Technology. 18 (3), 162-183.
Guinn, R.M., Margot, A.O., Taylor, J.R., Schumacher, M., Clark, D.S., & Blanch, H.W. (1995). Synthesis and characterization of polyamides containing unnatural amino-acids. Biopolymers. 35, 503-512.
Guzman, F., Barberis, S., & Illanes, A. (2007). Peptide synthesis: chemical or enzymatic. Electronic Journal of Biotechnology. 10 (2), 279-314.
Hipkiss, A.R., & Brownson, C.A. (2000). A possible new role for the anti-ageing peptide carnosine. Cellular and Molecular Life Sciences. 57 (5), 747-753.
Hou, R.-Z., Zhang, N., Li, G., Huang, Y.-B., Wang, H., Xiao, Y.-P., Liu, Y.-J., Yang, Y., Zhao, L., & Zhang, X.-Z. (2005). Synthesis of tripeptide RGD amide by a combination of chemical and enzymatic methods. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic. 37, 9-15.
