ペプチドの構造決定問題演習

peputido-kouzou@2x
ヘキサペプチドXがある.\ このペプチドを完全に加水分解すると,\ アラニン(略号A), グリシン(略号G),\ システイン(略号C), チロシン(略号Y),\ グルタミン酸(略号E)の みを生じる.\ Xの構造を決めるために次の実験を行った. [実験1] Xの{C}末端にあるアミノ酸は光学活性を示さなかった.\ また,\ Xの{N}末端の     \ \;アミノ酸はキサントプロテイン反応に陽性であった. [実験2] Xに酸性アミノ酸のカルボキシ基側のペプチド結合のみを加水分解する酵素     \ \;を作用させると,\ ペプチドP,\ ペプチドQ,\ ペプチドRが生成した.\ なお,\ P,     \ \;Q,\ Rはアミノ酸ではない. [実験3] ペプチドP,\ Q,\ Rの等電点を計測したところ,\ PとQが酸性を示した. [実験4] ペプチドP,\ Q,\ Rにそれぞれ水酸化ナトリウムの固体を加えて加熱し,\ 酢酸     \ \;で中和後,\ 酢酸鉛(II)水溶液を加えると,\ Rのみが黒色沈殿を生じた. ペプチドXの構造を{N}末端側が左となるように示せ.        [名城大・改] {ペプチドの構造決定 ヘキサペプチドは6個のアミノ酸}から作られるペプチドである. [実験1] 光学活性を示さない(不斉炭素原子をもたない)のはグリシン(G)}である. { [実験1] }キサントプロテイン反応陽性なのは,\ ベンゼン環をもつチロシン(Y)}である. [実験2] 酸性アミノ酸はグルタミン酸(E)}である. { [実験1] }Eのカルボキシ基側(右側)で切れて3つに分解したので,\ Eは2カ所にある. { [実験1] }P,\ Q,\ Rがジペプチド以上であることを考慮すると,\ Eの位置は以下となる. [実験3] PとQにはグルタミン酸(E)}が含まれる. { [実験1] }よって,\ {C}末端のジペプチドがR}である. [実験4] 黒色沈殿{PbS}を生じるのは,\ 硫黄{S}を含むアミノ酸やペプチド}である. { [実験1] }つまり,\ {C}末端のジペプチドRにはシステイン(C)}が含まれる. { [実験1] }自動的にアラニン(A)}の位置も決定する. ペプチドAは次に示す$α$-アミノ酸のうち,\ 異なる4つの$α$-アミノ酸が直鎖状に縮合 した化合物である. ${C}=12,\ {H}=1.0,\ {O}=16,\ {N}=14$ $α$-アミノ酸 & 等電点 グリシン & 5.97 アラニン & 6.00 グルタミン酸 & 3.22 システイン & 5.07 フェニルアラニン & 5.48 リシン & 9.74 }ペプチドAのアミノ酸配列を決定する目的で実験a)~f)を行った. a) ペプチドAをある条件で部分的に加水分解すると,\ 3種類のペプチドB,\ C,\ Dと いくつかの$α$-アミノ酸に分解された. b) ペプチドB,\ C,\ Dを分離し,\ それぞれの水溶液に水酸化ナトリウム水溶液と硫酸 銅(II)水溶液を加えて呈色反応を行った結果,\ いずれのペプチド水溶液において も呈色は観察されなかった. c) 分離したペプチドBとCそれぞれの水溶液に濃硝酸を加えて加熱すると,\ いずれ    の水溶液も黄色に変化し,\ 冷却後アンモニア水を加えると橙黄色に変化した. d) 分離したペプチドCとDそれぞれの水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を加えて 加熱後,\ 酢酸鉛(II)水溶液を加えると,\ いずれの水溶液からも黒色沈殿が生じた. e) \;ペプチドAをアミノ酸にまで完全に加水分解し,\ 得られた4種類の$α$-アミノ酸 を$pH}=7.4$の緩衝液中で電気泳動により分析した結果,\ 陰極側へ移動する$α$-ア ミノ酸が存在することがわかった. f) ペプチドDをアミノ酸にまで完全に加水分解すると複数の$α$-アミノ酸が得られ た.\ これらのうち,\ 一つの$α$-アミノ酸のメタノール溶液に濃硫酸を加えて加熱後, 炭酸水素ナトリウムで中和すると分子量103の化合物が生成した. ペプチドAの考えられる構造を{N}末端側を左にしてすべて示せ.   [広島大・改] a) テトラペプチドAを\ \maru{ N}————-\maru{ C}\ とする. { a) }部分的に加水分解して生じる可能性があるペプチドが次である. { a) }トリペプチド   ——    —— { a) }ジペプチド    —    —    — { a) }この5つのうち3つがB,\ C,\ Dである. b) ビウレット反応(トリペプチド以上で陽性)}を示さないから,\ B,\ C,\ Dはジペプチド}. c) キサントプロテイン反応陽性}のB,\ C}は,\ ベンゼン環をもつフェニルアラニン}を含む. d) 黒色沈殿{PbS}を生じるC,\ D}はシステイン}を含む(硫黄{S}の検出}). e) 陰極側へ移動するのは,\ pH7.4で主に陽イオン}の状態で存在する$α$-アミノ酸である. { e)} アミノ酸は,\ pHが等電点より小さくなる({H+}が増える)と陽イオンの割合が増える}. { e)} pH7.4が等電点より小さいのは,\ 等電点が9.74の塩基性アミノ酸リシンである. { f)} つまり,\ テトラペプチドA}にリシン}が含まれるとわかる. f) メタノールと濃硫酸(酸触媒)を加えて加熱するとエステル化}する.    \tetrahedral{0==C;1==H;2==H$₂$N;3==R;4==COOH   3zh}{+ {H{O-CH₃} {->  \tetrahedral{0==C;1==H;2==H$₂$N;3==R;4==COOCH$₃$     3zh}{+ H₂O} { f)} 生成物{H₂N-CH(R)-COOCH₃}\ の側鎖{R}以外の部分の式量は${C3H6O₂N}=88$である. { f)} よって,\ 側鎖{R}の式量は$103-88=15}$である. { f)} ゆえに,\ ${R}={CH₃$であり,\ ペプチドD}がアラニン}を含むとわかる. c),\ d)より,\ Cはフェニルアラニン}とシステイン}からなるジペプチドである. d),\ f)より,\ Dはアラニン}とシステイン}からなるジペプチドである. よって,\ テトラペプチドAは次のいずれかの構造を含むとわかる(左が{N}末端側). {フェニルアラニン—{システイン—{アラニン} {アラニン—{システイン—{フェニルアラニン} したがって,\ 考えられるテトラペプチドAの構造は以下である.
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