degradación de Bergmann

La degradación de Bergmann es una serie de reacciones químicas diseñadas para eliminar un solo aminoácido del extremo carboxílico ( C-terminal ) de un péptido . ^{[ 1 ] [ 2 ]} Demostrada por primera vez por Max Bergmann en 1934, es un método poco utilizado para la secuenciación de péptidos. ^{[ 1 ] [ 3 ]} La degradación de Edman, desarrollada posteriormente, es una mejora de la degradación de Bergmann, ya que en su lugar escinde el aminoácido N-terminal de los péptidos para producir una hidantoína que contiene el aminoácido deseado. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

La degradación de Bergmann se basa en el trabajo previo de Bergmann y su colega Leonidas Zervas , combinando la degradación orgánica con azida del reordenamiento de Curtius con el método de carbobenzoxi de Bergmann-Zervas , que diseñaron para que ocurriera en condiciones relativamente suaves y así permitir la secuenciación de péptidos. ^{[ 1 ]} Una sola ronda de la degradación de Bergmann produce un aldehído que contiene el residuo de aminoácido buscado y el fragmento restante del péptido original en forma de amida . ^{[ 3 ]}

La acil azida de un péptido ( 1 ) sufre un reordenamiento de Curtius en presencia de alcohol bencílico y calor ( 2 ) para dar un carbamato de bencilo ( 3 ). El grupo Cbz del intermedio 3 se elimina por hidrogenólisis para dar una amida no sustituida ( 4 ) y un aldehído ( 5 ).

La degradación de Bergmann comienza con la benzoilación en el grupo alfa de un péptido y la posterior conversión a una acil azida . ^{[ 1 ]} Como en el reordenamiento de Curtius , la acil azida, en presencia de alcohol bencílico y calor, se reordena a un intermedio isocianato altamente reactivo , liberando gas nitrógeno en el proceso. ^{[ 1 ]} El isocianato a su vez reacciona con alcohol bencílico para formar un benciluretano (también denominado carboxibencilo ), un compuesto que posee un grupo protector de amina carbamato . ^{[ 1 ] [ 3 ]} La posterior eliminación del grupo protector carbamato se lleva a cabo mediante hidrogenación catalítica en presencia de ácido clorhídrico seguida de adición a agua hirviendo, ^{[ 1 ] [ 3 ] [ 7 ]} produciendo un intermedio inestable que se reordena rápidamente para liberar dióxido de carbono , impulsando la reacción hacia adelante. Esto conduce a una mayor reorganización y posterior hidrólisis , lo que finalmente resulta en la formación de un aldehído que contiene el siguiente residuo de aminoácido en la serie de secuencias y la expulsión del péptido residual en forma de amida. ^{[ 3 ]}

Se ha propuesto un mecanismo que describe la hidrogenación catalítica del benciluretano como un reordenamiento concertado que libera dióxido de carbono simultáneamente con la formación de la amida. ^{[ 3 ]}

La conversión mencionada a acil azida se ha llevado a cabo de diversas maneras; Bergmann utilizó éster metílico e hidrazida , mientras que intentos más recientes han diseñado métodos tales como: nitrosilación de N-formilaminoacil hidrazida y posterior sustitución por azida de sodio, ^{[ 7 ]} reacción de un ácido carboxílico con difenil fosforazidato, trietilamina y un componente hidroxilo, ^{[ 8 ]} y reacción entre azida de TMS y el anhídrido de un aminoácido. ^{[ 3 ]}

La degradación de Bergmann está destinada a la secuenciación de péptidos y se ha utilizado como método para ello. ^{[ 1 ] [ 3 ]} También se propuso su uso para la escisión del enlace 3,4 del núcleo de la penicilina . ^{[ 3 ] [ 9 ]} El compuesto 2,2-dimetil-6-ftalimido-3-penamilo isocianato se obtuvo mediante diversos métodos, incluido el reordenamiento de Curtius, y se previó que podría sufrir la degradación de Bergmann para formar el aldehído deseado, así como el subproducto de urea . ^{[ 9 ]} Aunque la degradación de Bergmann era posible, se descubrió que una simple hidrólisis ácida diluida bastaría para formar el producto deseado. ^{[ 9 ]}

La degradación de Bergmann utiliza la degradación de azida descrita por el reordenamiento de Curtius. ^{[ 1 ]} Curtius también intentó degradar aminoácidos benzoilados; sin embargo, su método implicaba la escisión del carbamato mediante un tratamiento altamente energético con ácidos, lo que conducía a la descomposición del aldehído y las amidas ácidas resultantes. ^{[ 1 ]} Esto convenció a Bergmann de que la degradación de azida de Curtius podía ir seguida de un tratamiento con alcohol bencílico (su método de carbobenzoxi) para aislar el aldehído de aminoácido resultante y la amida peptídica residual para fines de secuenciación. ^{[ 1 ]}

La degradación de Edman es un método alternativo para la secuenciación de péptidos que escinde los residuos de aminoácidos del extremo N-terminal de un péptido. ^{[ 4 ]} En 1950, Edman diseñó una reacción con feniltiocianato (cuya idea fue tomada de un estudio de 1927 de Bergmann, Kann y Miekeley ^{[ 10 ]} ) para dar péptidos feniltiocarbamilo seguidos de hidrólisis en condiciones relativamente suaves para escindir el aminoácido N-terminal como feniltiohidantoína. ^{[ 4 ] [ 10 ]} La feniltiohidantoína es lo suficientemente estable como para someterse a varios procedimientos de secuenciación, como los que implican cromatografía y espectrometría de masas . ^{[ 1 ] [ 6 ]} Esto fue una mejora de un método anterior propuesto por Abderhalden y Brockmann en 1930 que demostró la conversión del aminoácido N-terminal a una hidantoína en condiciones hidrolíticas más fuertes, donde cierta escisión del péptido residual resultó problemática. ^{[ 10 ]} La principal ventaja de la degradación de Edman sobre la degradación de Bergmann es la facilidad con la que el péptido residual puede reingresar al proceso debido a la retención de su estructura durante la escisión secuencial. ^{[ 5 ] [ 6 ]} La repetición de la degradación de Bergmann presumiblemente no es tan sencilla, ya que el péptido restante está en forma de amida. ^{[ 3 ]}

• Reordenamiento de Curtius
• Degradación de Edman