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U ber die enzymatische Polypeptidsynthese A. I. Virtanen Biochemisches Znstitut, Helsinki Eingegangen am 1. November 1950 ZU S A ill MEN FA S S U N G : Die Bildung von sog. Plastein in Zeinhydrolysaten durch krist. Pepsin wurde naher untersucht. Die erste Phase dieser enzymatischen Synthese ist durch eine rasche Verminderung der Aminogruppen und die Bildung niedermolekularer Peptide in der Losung gekenn- zeichnet. Die ehenfalls rasch einsetzende Ausfallung entspricht zunachst nicht der Amino- grupperi-Abnahme und nimmt erst dann bedrutend zn, wenn diese nicht mehr nach- weisbar ist. Die enzymatische Synthese der hochmolekularen Polypeptide verlauft demnach wahr- Peptide im Bydrolysat (z. B. 4-6-Peptide) -+ loslihe Zwischenpeptide (2. B. 8-12- Ein Rontgendiagramm drs Plasteins stiitzt die obenerwahnte Vorstellung iiber die scheinlich wie folgt: Peptide) + unISsIidle Polypeptide oder Plastein (36-100-Peptide). Natur des Plasteins. SUMMARY: The so-called plastein consists of polypeptides formed via enzymatic synthesis from the enzymatic hydrolysate of proteins (in the studies chiefly zein was used as a protein and cryst. pepsin as an enzyme). By following step by step the course of the synthesis a rapid decrease of amino groups and a formation of low-molecular polypeptides can first be noted in the solution. Precipitation also begins rapidly but does not at first correspond to the decrease of amino nitrogen. After the decrease of amino nitrogen is no longer perceptible, the plastein precipitation is considerably increased. Thus the enzymatic synthesis of high-molecnlar polypeptides probably proceeds as follows: peptides in the hydrolysate (e. g. 44-peptides) --r soluble intermediate peptides (e. g. 8-12-peptides) -+ insoluble polypeptides or plastein (36--10O-peptides). If the protein is hydrolyzed to such an extent, that the average peptide size in the hydrolysate corresponds to P6-peptides, the above picture of the reactions is clear-cut. If the average peptide size in the hydrolysate corresponds e. g. to 10-peptides a slight 94

Über die enzymatische Polypeptidsynthese

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U ber die enzymatische Polypeptidsynthese A. I. Virtanen

Biochemisches Znstitut, Helsinki

Eingegangen am 1. November 1950

Z U S A ill M E N F A S S U N G : Die Bildung von sog. Plastein in Zeinhydrolysaten durch krist. Pepsin wurde naher

untersucht. Die erste Phase dieser enzymatischen Synthese ist durch eine rasche Verminderung

der Aminogruppen und die Bildung niedermolekularer Peptide in der Losung gekenn- zeichnet. Die ehenfalls rasch einsetzende Ausfallung entspricht zunachst nicht der Amino- grupperi-Abnahme und nimmt erst dann bedrutend zn, wenn diese nicht mehr nach- weisbar ist.

Die enzymatische Synthese der hochmolekularen Polypeptide verlauft demnach wahr-

Peptide im Bydrolysat (z. B. 4-6-Peptide) -+ loslihe Zwischenpeptide ( 2 . B. 8-12-

Ein Rontgendiagramm drs Plasteins stiitzt die obenerwahnte Vorstellung iiber die

scheinlich wie folgt:

Peptide) + unISsIidle Polypeptide oder Plastein (36-100-Peptide).

Natur des Plasteins.

S U M M A R Y :

The so-called plastein consists of polypeptides formed via enzymatic synthesis from the enzymatic hydrolysate of proteins (in the studies chiefly zein was used as a protein and cryst. pepsin as an enzyme). By following step by step the course of the synthesis a rapid decrease of amino groups and a formation of low-molecular polypeptides can first be noted in the solution. Precipitation also begins rapidly but does not a t first correspond to the decrease of amino nitrogen. After the decrease of amino nitrogen is no longer perceptible, the plastein precipitation is considerably increased. Thus the enzymatic synthesis of high-molecnlar polypeptides probably proceeds as follows:

peptides in the hydrolysate (e. g. 4 4 - p e p t i d e s ) --r soluble intermediate peptides (e. g. 8-12-peptides) -+ insoluble polypeptides or plastein (36--10O-peptides).

If the protein is hydrolyzed to such an extent, that the average peptide size in the hydrolysate corresponds to P6-pep t ides , the above picture of the reactions is clear-cut. If the average peptide size in the hydrolysate corresponds e. g. to 10-peptides a slight

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Ober die enzymatische Polypeptidsynthese

decrease of amino nitrogen can he noted only in the beginning, later hydrolysis becomes dominant and plastein is precipitated, although amino nitrogen is liberally increased in the system. An X-ray diagram of plastein supports the above idea of the nature of plastein.

Da die Peptidbindung im Proteinmolekul wesentlich ist, hat man schon vor lhgerer Zeit be'gsnnen, der Frage nach der Bildung dieser Bindung groDe Aufmerksamkeit zu schenken. Wie bekannt, konnte Bergmann mit Mit- arbeitern in den dreif3iger Jahren Peptidbindungen mit proteolytischen Enzymen synthetisieren und dadurch zeigen, daD eine Umkehrung der Hydrolyse durch diese Enzyme moglich ist. Eine merkbare Synthese fand do& statt nur in dem Falle, daf3 die in der Synthese gebildeten Re- aktionsprodukte schwer loslich sind und dadurch dauernd aus dem System entfernt werden, wie z. B. i h folgenden System: Benzoyl-Tyrosin+ Glycin-

Chymotrypsin anilid + Benzoyltyrosin - Glycinanilid. Bergmann glaubte je- doch, daD die Synthese der normalen Peptide in den Zellen durch die proteolytischen Enzyme moglich ist, weil die Synthese mit energieliefernden Prozessen gekoppelt sein kann.

Tabelle 1. Anderung der freien Energie bei der Hydrolyse von Peptidbindungen bei 310 * 5' K

Verbindung I Focal. I K (Synthese)

Glycyl-glycin 3070 0.0076 Alanyl-glycin 2590 0.016 Leycyl-glycin 2795 0.012

Nach Borsook* liegt das Gleichgewicht bei der Hydrolyse der kleinen Peptide so stark auf der Seite der Hydrolyseprodukte (Tabelle l), daD es ohne weiteres verstandlich ist, warum eine merkbare Synthese in Bergmanns Versuchen ohne Schwerloslichkeit des Reaktionsproduktes nicht moglich war.

Die Moglichkeit, daf3 das Gleichgewicht gunstiger fur die Synthese wird, wenn die Komponente der Synthese Peptide an Stelle der Aminosauren sind und die GroDe dieser Peptide uber Dipeptide steigt, kann jedoch nicht aurJer acht gelassen werden. In der Tat sprechen die Be~bachtungen~, welche in unserem Laboratorium whrend der letzten Jahre uber die enzy- matische Polypeptidsynthese gemacht worden sind (zusammen mit H. Kerk- konen, T. Laaksonen, M. Hakala und in der letzten Zeit auch mit J. Gierer),

1 M. Bergmaiin und J. S. Fruton, Advanres in Enzjmol. 1 (1941) 63. * F. Lipmann, Federation Proc. 8 (1949) 597. 3 A. I. Virtanen, H. Kerkkonen, T. Laaksonen und M. Hakala, Acta Chem. Scand.

3 (1949) 520; Naturwissenschaften 37 (1950) 139.

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A. I. Virtanen

wirklich dafur, daD, wenn es sich um die Peptidsynthese handelt, zu deren Ausgangsmaterial groJ3ere als die Dipeptide (z. B. 4- oder 5-Peptide) die- nen, das Gleichgewicht schon vie1 gunstiger fur die Synthese ist. Unsere Forschungen haben sich auf die sog. Plasteinbildung bezogen, welche man schon im vorigen jahrhundert kannte. Danielewski * konstatierte im Jahre 1886 eine Niedersddagsbildung beim Zusatz von Magensaft zu einer kon- zentrierten Peptonlosung. Die Forscher, welche in den folgenden Jahren das Phiinomen untersuchten, nahmen ohne Beweis an, daD die Fallung (sog. Plastein, Sawjalov5) ein Protein darstellt, und zwar dasselbe oder zu- mindest ein Zihnliches, wie zur Herstellung des Hydrolysates venvendet wurde. Henriques und Gjaldbaek zeigten, daJ3 der Aminostickstoff bei der Flasteinbildung abnimmt, und Wasteneys und Borsook konstatierten, daD dasselbe auch f i r die Carboxylgruppen gilt. In vielen Fallen hat man jedoch sogar in letzter Zeit bei der Plasteinbildung keine Verminderung der Amino- gruppen feststellen konnen 8.

Im Jahre 1932 bestimmte Svedberg durch Ultrazentrifugierung das Mole- kulgewicht eines Plasteinpraparates, welches Folley s mit Hilfe von Pepsin aus einem Pepsinhydrolysat von Eialbumin dargestellt hatte, und kam zu dem Ergebnis, daD es nicht uber 1000 ist. Da das mittlere Molekulgewicht im Hydrolysat schon 500-1000 betragt, war das gefundene Molekular- gewicht des Plasteinpraparates nicht in Ubereinstimmung mit der Auf- fassung, daJ3 bei der Plasteinbildung Protein- bzw. Polypeptidsynthese vor sich gegangen war. Collier lo fand spater in kleineren Mengen auch sehr groDe, nicht niiher charakterisierte Partikel in Plasteinpraparaten, do& bestatigte Ecker l1 vor einigen Jahren bei seinen Ultrazentrifuge-Versuchen Svedbergs Resultat. Man hat deshalb bis in die letzte Zeit die Entstehung von Plastein- falung als Folge einer Peptid- bzw. Proteinsynthese bezweifelt. Oppen- heimer betont in seinem Werk ,,Die Fermente undihre Wirkungen" 1936, daB ,,eine enzymakische Synthese von Polypeptiden noch nicht nachgewiesen ist", und Sumner12 1945, daJ3 ,,there is still doubt as to whether it really re- presents a synthetic action of pepsin upon peptone".

4 Zitiert nach: J. B. Sumner und C. F. Somers, Chemistry aud Methods of Enzymes,

5 W. W. Sawjalov, Arch. ges. Physiol. 85 (1901) 171. 6 W. Henriques und K. Gjaldbaek, Z. phfsiol. Chem. 71 (1911) 485. 7 H. Wasteneys und H. Borsook, Biol. Chem. 62 (1924) 15, 675. 8 J. A. Butler, E. C. Dodds, D. M. P. Philips und J. M. L. Stephen, Biochem. J.

9 S. J. Folley, Biochem. J. 26 (1932) 99. 10 H. B. Collier, J. Research, 18 B (1940) 272, 305. 11 P. G. Ecker, J. Gen. Physiol. 30 (1947) 399.

s. 25, New York 1945.

42 (1948) 122.

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t b e r die cnzymatische P ~ ~ 1 ~ i ) ~ i ) t i d s y i i t h e s ~ .

Auf Grund unserer Untersuchungen sollte es, soviel ich beurteilen kann, kaum mehr einem Zweifel unterliegen, dal3 bei der Plasteinbildung eine Polypeptidsynthese aus kleineren (Tetra-, Penta- und groperen) Peptiden vorliegt. Auflerdem haben die erhaltenen Resultate erkliirt, warum der Aminostickstoff bei der Plasteinbildung in verschiedenen Fallen sich gmz verschieden iindert. Wenn das Protein - wir haben meist Zein, in einigen Fallen auch Eialbumin und Gliadin angewandt - mit kristallinischem Pepsin so lange hydrolysiert wird, da13 die mittlere PeptidgrotJe des Hydrolysats 4-6-Peptiden entspricht, nimmt der Aminostickstoff warend der Plastein- bildung immer stark ab, und der ausgefallte Plastein-N ist in salzarmen Hydrolysaten (Zein in einer Losung von Ameisensaure mit Pepsin hydroly- siert und die Ameisensaure nach der Reaktion abgedampft) von der gleichen GrolJenordnung wie die Abnahme von Amino-N. Entspricht die mittlere PeptidgroDe hingegen 8-9-Peptiden, so ist die Aminostickstoff-Abnahme gering oder unmenbar, obwohl die Plasteinfallung groD ist. Liegen im Mittel 10- oder noch groflere Peptide vor, nimmt der Aminostickstoff bei der Plasteinbildung sogar zu. Diese Veranderungen sind nach einer Reaktions- zeit von mehreren Stunden zu finden. Nach eines kurzen Reaktionszeit (etwa 1 Stunde) kommt die Abnahme der Aminogruppen vor auch in Hydrolysaten mit groneren-Peptiden (z. B. 10-15-Peptiden). Diese Unterschiede beruhen darauf, dalJ gleichzeitig mit der Synthese eine Hydrolyse stattfindet, die urn so groOer ist, je groOer die Peptide des Hydrolysates sind.

Wenn Zein in salzsaurer Losung mit Pepsin bei pH 1-2 hydrolysiert wird und das bis pH 4 eingestellte konzentrierte Hydrolysat betrachtliche Mengen Kochsalz enthalt, fallen gleichzeitig mit den synthetisierten Poly- peptiden reichliche Mengen kleine Peptide aus, welche schon vom Anfang an im Hydrolysat vorhanden waren. Das kann die Ursache fur die niederen Molekulgewichte bei der Ultrazentrifuge-Methode sein. Die Fallung ist dann so groD, daf3 sie 4Oo/o oder etwas mehr vom Totalstickstoff des Hydrolysates enthalt. Der Aminostickstoff nimmt dagegen nicht mehr als hochstens um 2 O o / o ab. Der Aminostickstoff der Fallung betragt ungefar 6 O/o vom Totalstickstoff. Durch grundliches Waschen mit Wasser konnen die kleineren Peptide, welche nicht mit Trichloressigsaure ausgefallt werden - mittlere PeptidgroDe ca. Hexapeptide -, aus dem Niederschlag zum gronten Teil entfernt werden, wodurch der Aminostickstoff des Plasteins bis auf 2- 3 O / o des Totalstickstoffs absinkt.

Pepsin hydrolysiert Plastein sehr leicht . Nach Behandlung des Plasteins mit siedendem Wasser wird das Praparat sehr schwer loslich im Wasser

12 J. B. Sumner und G . F. Somers, Chemibtry and Methods of Enzymes, s. 25, New York 945.

Staudinger, Chemie VI 97

A. I. V irtanen

tom pH 9-13, wohin das unbehandelte Plastein loslich ist. Gleichzeitig verliert das Praparat zum grooen Teil auch seine Hydrolysierbarkeit mit Pepsin. Diese Frage haben wir schon fruher behandelt 13.

Die Plasteinbildung durch Pepsin ist, wie aus dem Obigen hervorgeht, nach unserer Auffassung mit Abnahme der Aminogruppen gebunden. Die Moglichkeit einer Peptidsynthese ohne Aminostickstoffabnahme existiert ebenfalls, denn Linderstrom-Lang l4 hat vor ungefahr 20 Jahren folgende Reaktion entdeckt:

R1 RZ R3 I I I

! I RI

I Rx R,

R2 R3 I

RI I

HzN-C-CO-NH-C-CO-NH-C-CO-NH.. . . . HOOC-C-NNH-CO-C--NH-CO-C-NH--0.. . . . +

HzN-C-CO NH-b-CO-NH-C-CO-NH. . . , I I

I I Rx Rll

HOOC-C-NH CO -C-NH-CO-C-NH - C O . . . . . I R,

Irgendeinen Beweis, daO eine solche Reaktion bei der Plasteinsynthese vor sich geht, gibt es jedoch bis heute nicht.

Das pH-Optimum der Plasteinbildung und Abnahme des Aminostickstoffs liegt bei pH 4 (Abb. 1). Die Abhangigkeit der Plasteinbildung von der Konzentration des Hydrolysates geht aus Abbildung 2 hervor.

Die mittlere Peptidgrooe der ausgefallten Polypeptide schwankt in ver- schiedenen Versuchen auf Grund von Aminostickstoff-Bestimmungen zwi- schen 30- und 100-Peptiden entsprechend einem Molekulargewicht zwischen ca. 3500 und 12 000. Da es sich immer um Misdmngen verschiedener Poly- peptide handelt, gibt es in der Fallung wahrscheinlich Molekule, welche von der mittleren Peptidgrofie mehr oder weniger weit abweichen.

Auf Grund von fruher ausgefiihrten Molekulargewichtsbestimmungen mit Ultrazentrifuge und von kryoskopischen Molekulargewichtsbestimmungen, welche wir in wasserfreier Essig- und Ameisensaure sowie in Phenol durch- fihrten, glaubten auch wir no& vor einigen Jahren, da0 das Plastein nieder- molekular sei.und aus kleinen Cyclopeptiden bestehe, wie Folley fruher ange- nommen hatte. Viskositatsbestimmungen und kryoskopische Bestimmungen in einem nicht-polaren Losungsmittel (Lactam der cis-Hexahydro-p-amino-

13 A. I. Virtanen, H. Kerkkonen unC T. Laaksonen, Acta Chem. Scand. 2 (1948) 933 1 4 K. Linderstrom-Lang, Experimental Cell Research, Suppl. I. Proc. Int. Congr. Exp.

Cytology 1947, Stockholm 1949.

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I h e r die eniymatische Polypeptidsynthese

Abbildung 1. pH-Abhangigkeit der Plasteinfallung und der Aminostidcstoff-hbnahme bei Einwirkung voin krist. Pepsin auf ein peptibhes Zeinhydrolysat.

Kurve 1: N des ausgefallten Plasteins in O/o vom Total-N des Hydrolysats. Kurve 2: Amiiiostidcstoff.Abnahine in Oio vom Aminostidcstoff des Hydrolysats.

io ?b 3 0 i o 5b sb m9.N Abbildung 2. Abhangigkeit der Plasteinfallung bei pH 4 von der N-Konzentration des Hydrolysats. Zein wurde hei pH 1,2--1,s mit krist. Pepsin 10 Tage lang hydrolysiert.

Die mittlere PeptidgroRe des Hydrolysats entspra& ca. 6-Peptiden.

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A. I. Virtanen

benzoesaure) l5 zeigten jedoch, daD wirklich groDe Molekule mit einem Molekulargewicht von mehreren Tausend vorliegen.

Das folgende Bild (Bild 3) zeigt ein von Dr. Kantola in dem Laboratorium der Technischen Physik in der Technischen Hochschule, Helsinki, aufge- nommenes Rontgendiagramm eines unserer Plasteinpraparate mit einem mittleren Molekulargewicht von ca. 60001@. Aus diesem Bild geht hervor, daD bedeutende Unterschiede im Feinbau des Zeins und Plasteins vor- kommen. Plastein ist einfacher gebaut als das Protein, die Polypeptidketten

Abbildung 3. Rontgendiagrarnm von Zein (links) und von Plastein (rechts), ausgefallt durcli Pepsin aus einem peptischen Zeinhydrolysat. Die mittlere PeptidgroRe irn Plastein

entspriht ea. 50-Peptiden.

sind in 8-Kodguration und liegen so parallel miteinander wie moglich. Prof. Astbury aus Leeds hat auf meine Anfrage hin seine Auffassung uber die Rontgendiagramme dahingehend geauBert, daB Plastein eine Zu- sammensetzung von langen Peptidketten sei und daI3 das Diagramm gleich scharfe Ringe zeigt wie manche von den Diagrammen, welche die nach Leuchs Reaktion synthetisierten Polypeptide (wahrscheinliches Molekular- gewicht etwa 5000) zeigen.

Wenn das Plastein mit Pepsin hydrolysiert wird und wenn man nach Konzentrierung des erhaltenen Hydrolysates mit Pepsin daraus ein neues Plastein herstellt, nimmt der Aminostidcstoff vie1 mehr als bei der Plastein- fallung aus einem ursprunglichen, gleich konzentrierten Proteinhydrolysat ab. Die groI3te Abnahme des Aminostidcstoffs, 47 O/o, wurde dann erreicht,

15 G. Wendt, Ber. d t s h . &em. Ges. 75 (1942) 425. 16 M. Kantola und A. I. Virtanen, Acta Chem. Scand. 4 (1950) 1314.

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Uber die enzymatische Polypeptidsynthese

wenn das Plasteinhydrolysat mit Hilfe der Spies'schen membranfreien Apparatur l7 elektroforetisch fraktioniert wurde und das Plastein in der Mittelfraktion - mittlere PeptidgroDe der Fraktion entsprach ca. 5-Pep- tiden - mit Pepsin synthetisiert wurde. Die Fallung enthielt 43,6 O / o vom Totalstickstoff der Fraktion. Es sieht demnach so aus, als ob gewisse Peptide sich besonders zur Plasteinsynthese eignen wurden. Die endstandigen Aminosauren in den Peptiden konnen ausschlaggebend fur die Polypeptid- synthese sein 3.

Tabelle 2. Synthese von Polypeptiden mit Pepsin bei pH 4 im peptischen Hydrolysat des Zeins

P l a s t e i n f a l l u n

30 40.0 0.45 1 238 33.2 50 40.0 0.45 22 2714 380.0

2.s 19.0

2.41 2.37

22.90 14.12

15.85 12.55 ** 15.85 16.80

Wenn man die Einwirkung des Fepsins auf ein konzentriertes Zein- hydrolysat bei pH 4 verfolgt, ist zu finden, daO der Aminostickstoff sehr rash abnimmt, obwohl am Beginn nur eine kleine Fallung gebildet wird. In einem Versuch (Tabelle 2) hatte der Aminostickstoff schon in einer Stunde um ca. 23 O / o abgenommen, warend die Plasteinfallung nur 2,8 O / o des Totalstickstoffs des Hydrolysates enthielt. In den folgenden 23 Stunden nahm die Plasteinfallung stark zu, der Aminostickstoff hat dagegen nicht mehr abgenommen, sondern stieg schon etwas an. Auf Grund von Amino- stickstofkestimmungen entsprach die mittlere PeptidgroDe im ursprung- lichen Hydrolysat etwla 5-Peptiden, in dem Filtrat nach Abfiltrieren der kleinen Plasteinfallung nach einer Reaktionszeit von 1 Stunde dagegen ca. 6S-Peptiden. Man kann kalkulieren, daJ3 die synthetisierten Peptide im Filtrat im Mittel etwa 12-Peptiden entsprechen. Nach 24 Stunden, als die Flasteinfallung 14O/o des Totalstickstoffs des Hydrolysates enthielt, war die PeptidgroDe im Filtrat schon kleiner als im Ausgangshydrolysat. Die mittlere Gro13e der Polypeptide in der Fiillung entsprach sowohl nach 1- als auch

17 J. R. Spies, J. Amer. Chem. SOC. 63 (1941) 1166. * ungefahr 37-Peptide.

** synthetisierte Peptide, ungefahr 12-Peptide.

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A. 1. Virtaiien

nach 24-stundiger Reaktionszeit ca. 37-Peptiden. Der Versuch zeigt, daI3 die Synthese der ersten Peptide im groI3en Umfang ohne Ausfallung der Reaktionsprodukte vor sich gehen kann. Die Polypeptidsynthese verlauft also offenbar so, d d die GroDe der Peptide wahrend der Reaktionszeit zu- nimmt. Erst die Polypeptide von einer bestimmten Crone ab werden ausge- fallt.

Auf Grund dieser Resultate scheint das Gleichgewicht in einem System wie z. B. Pentapeptide Dekapeptide vie1 mehr auf der Seite der Syn- these zu liegen als in Systemen: -4minosauren Dipeptide, oder: Amino- saure 4- Dipeptide = Tripeptide. Die Moglichkeit zur enzymatischen Polypeptidsynthese ist darum selbst in relativ verdunnten enzymatischen Yroteinh ydrolysaten bedeutend ohne fortlaufende Entfernung der Synthese- produkte. Leider konnte bisher das Gleichgewicht nicht mit reinen Peptiden bestimmt werden, weil natiirliche Peptide von der in Frage kommenden GroDe nicht zu erhalten sind.

Die Hydrolyse von Zein mit kristallisiertem Pepsin in verschieden konzen- trierten Losungen zwischen pH 1 und pH 4 hat gezeigt, daD der Hydrolyse- grad bei pH 1-2 nur sehr wenig abhangig von der Konzentration ist zwi- schen weiten Konzentrationsgrenzen 16. Die Hydrolyse ist bei pH 1-2 voll- standig oder nahe vollstandig in allen gepruften Konzentrationen (Bild 4).

l ~ 1 1 4 1 1 1 t

.5. 10 Tage

Alhildung 4. Die Abhzngigkeit der Hydrolyse des Zeins von der Zeinkonzentration bei pH 2 und pH 4. Kryst. Pepsin in jedem Versurh 5 mg pro 1 g'Zein

A 1 g Zein in 40 ml D 1 g Zein in 40 ml pH 4 { E I g ,, ,, 400 ,,

C 1 g ,. ,, 600 ,, I? 1 g ,, ,, 600 ,. ,, 1. 400 9 3

18 A. I. Virtanen, T. Laaksonen und M. Kantola, Acta Chem. Scand., im Druck.

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Oher die enzymatischc Polypeptidsynthese

Bei pH 4 ist der Hydrolysegrad dagegen stark von der Zeinkonzentration abhangig und bei der groDten angewendeten Konzentration nur etwa 40prozentig. Der Ruckstand der Hydrolyse enthalt d a m aufler Zein, wel- ches in 60 O/oigem Athanol loslich ist, eine Polypeptidmischung, die sich in diesem Losungsmittel nicht lost und deren mittleres Molekulargewicht auf Grund von Aminostidrstoffbestiinmungen etwas uber 10 000 liegt. Neben der Hydrolyse geht hierbei also auch eine Polypeptidsynthese vor. Es ist ganz allgemein gut, sich dieser Tatsache zu erinnern, wenn man die en- zymatische Hydrolyse verfolgt. Der unlosliche Ruckstand bei der enzyma- tischen Proteinhydrolyse darf also nicht ursprungliches Protein sein.

Auf Grund unserer Resultate ist es sehr moglich, daI3 die Polypeptid- synthese aus kleineren Peptiden (4-6-Peptiden) in den Zellen als eine zur enzymatischen Hydrolyse gegenlaufige Reaktion stattfindet 18. Der Reak- tionsweg von Aminosauren bis Di- und Tripeptide kann ein anderer sein, weil das Gleichgewicht bei der Hydrolyse von diesen Peptiden sehr un- gunstig fur die Synthese ist. Koppelung dieser Synthese mit Phosphorylierung, \vie Lipmann2 annimmt, ist wohl moglich. Die Synthese der Proteine konnte - -

- HpO

+ H,O dann nach dem Schema: Aminosauren z h Peptide Polypeptide

Proteine verlaufen. Andererseits haben die sehr beachtenswerten Be- funde von BreslerZ0 in den letzten Jahren gezeigt, daI3 durch die Erhohung des Dru&es auf 500&-6000 Atmospharen die Peptidsynthese auch aus den Aminosauren vor sich geht.

soeben gemachte Beobachtung von der Bildung niederer Peptide von Aminosaureestern durch Einwirkung von Chymotrypsin weist ev. auf einen neuen Weg bei der Peptidsynthese von Aminosauren hin.

Die von Brenner und Mitarbeitern

19 Vgl. A. I. Virtanen, Ann. Acad. Sci. Fennieae, Ser. A 11 Chem. Nr. 39 (1950). 90 S. E. Bresler und M. W. Glikina, Biohimia 11 (1947) Teil 5, 389. Englische Uher-

setzung soehen erhalten von Dr. E. Sandegren, Stockholm. M. Brenner, H. R . Miiller nnd R. W. Pfister, Helv. Chim. Acta 38 (1950) 568.

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