جعل تخليق الببتيد فعالة باستخدام Sonication
تخليق الببتيد في المرحلة الصلبة (SPPS) هو الطريقة الشائعة لتخليق الببتيد. Ultrasonication هو أداة موثوقة لتكثيف تخليق الببتيد المرحلة الصلبة مما يؤدي إلى غلة أعلى, تحسين النقاء, لا racemization وسرعة رد فعل متسارعة بشكل كبير. Hielscher الموجات فوق الصوتية يقدم مختلف حلول الموجات فوق الصوتية لتوليف الببتيد، والانقسام، والذوبان.
تخليق الببتيد بالموجات فوق الصوتية
يتم بالفعل تطبيق الموجات فوق الصوتية على نطاق واسع كطريقة تكثيف في التخليق العضوي وتشتهر بمزاياها مثل أوقات التفاعل المنخفضة بشكل كبير ، وعوائد أعلى ، ومنتجات ثانوية أقل ، وبدء المسارات ، والتي لا يمكن تحقيقها بطرق أخرى ، و / أو انتقائية أفضل. يمكن أيضا الحصول على فوائد كبيرة ، عندما يقترن صوتنة في تفاعلات تخليق الببتيد. وقد أظهرت نتائج البحوث أن تخليق الببتيد بمساعدة الموجات فوق الصوتية يحقق العائد الأمثل من الببتيدات مع نقاء عالي، دون racemization في غضون فترة رد فعل قصيرة.
- غلة عالية من الببتيد
- توليف أسرع بكثير
- نقاء الببتيد أعلى
- لا سباق
- التوليف المتوازي لمختلف الببتيدات
- خطي قابل للتطوير لأي حجم
cuphorn بالموجات فوق الصوتية لصوتنة موحدة من عدة أوعية مفاعل لتحسين تخليق الببتيد.
رسم بياني يوضح تخليق الببتيد في المرحلة الصلبة Merrifield. يستخدم الموجات فوق الصوتية لتعزيز وتعزيز رد فعل التوليف وكذلك لانشقاق الببتيدات المركبة من الراتنج.
الرسم: ©كونيجوس سانشيز وآخرون ، 2014)
تحسين تخليق الببتيد في المرحلة الصلبة باستخدام الموجات فوق الصوتية
تخليق الببتيد في المرحلة الصلبة (SPPS) هو تفاعل كيميائي يسمح بتجميع سلسلة الببتيد من خلال التفاعلات المتتالية لمشتقات الأحماض الأمينية على دعامة مسامية غير قابلة للذوبان. ومع ذلك ، فإن تخليق الببتيد التقليدي في المرحلة الصلبة هو عملية غير فعالة وبطيئة نسبيا. لذلك ، فإن التكثيف بالموجات فوق الصوتية لتوليف الببتيد هو أداة تحظى بتقدير كبير لتوليف الببتيدات بشكل أكثر فعالية وسرعة.
Silva et al. (2021) قارن تخليق الببتيد ذو الطور الصلب "الكلاسيكي" فلورينيل ميثوكسيكاربونيل (Fmoc) مع SPPS بمساعدة الموجات فوق الصوتية (الولايات المتحدة) بناء على تحضير ثلاثة ببتيدات ، وهي مستقبل عامل نمو الخلايا الليفية 3 (FGFR3) - الببتيد الخاص Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) والببتيدات الجديدة Pep2 (RQMATADEA-NH2) و Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2).
أدى SPPS بمساعدة الولايات المتحدة إلى تقليل الوقت بمقدار 14 ضعفا (Pep1) و 4 أضعاف (Pep2) في تجميع الببتيد مقارنة بالطريقة "الكلاسيكية". ومن المثير للاهتمام ، أن SPPS بمساعدة الموجات فوق الصوتية أنتجت Pep1 بنقاوة أعلى (82٪) من SPPS "الكلاسيكية" (73٪). دفع الانخفاض الكبير في الوقت جنبا إلى جنب مع نقاء الببتيد الخام العالي الذي تم تحقيقه فريق البحث إلى تطبيق SPPS بمساعدة الولايات المتحدة على الببتيد الكبير Pep3 ، والذي يعرض عددا كبيرا من الأحماض الأمينية الكارهة للماء وتسلسل homooligo. ومن اللافت للنظر أن تخليق هذا الببتيد 25 مير تم تحقيقه في أقل من 6 ساعات (347 دقيقة) بنقاوة معتدلة (حوالي 49٪).
تخليق الببتيد أسرع عن طريق تخليق الببتيد المرحلة الصلبة باستخدام التحريض بالموجات فوق الصوتية.
(دراسة وتحليل: Wołczański et al. ، 2019)
أجرى Merlino et al. (2019) أيضا دراسة شاملة للتأثيرات فوق الصوتية على تخليق الببتيد في المرحلة الصلبة القائم على Fmoc ، مما سمح بتوليف مختلف الببتيدات النشطة بيولوجيا (حتى 44 مير) ، مع توفير ملحوظ في المواد ووقت رد الفعل. لقد أظهروا أن الموجات فوق الصوتية لم تؤدي إلى تفاقم ردود الفعل الجانبية الرئيسية وتحسين تخليق الببتيدات الموهوبة “تسلسلات صعبة”، مما يضع تخليق الببتيد ذو الطور الصلب (US-SPPS) الذي يتم الترويج له بالموجات فوق الصوتية بين الاستراتيجيات الاصطناعية الحالية عالية الكفاءة للببتيد.
إن توفر أنظمة عالية الأداء للتوليف بالموجات فوق الصوتية (الصوتية) للببتيدات يسمح بتحسين معدلات التوليف بشكل كبير وزيادة نقاء المنتجات الخام. (راجع Wołczański et al. ، 2019)
التحقيق في السباق. مقارنة بين أطياف 1H NMR الهامة لنماذج الببتيدات التي تم تصنيعها يدويا باستخدام الطريقة الكلاسيكية في درجة حرارة الغرفة مقابل طريقة الموجات فوق الصوتية عند درجة حرارة مرتفعة. تظهر التحولات الكيميائية ل His و Cys α-protons ومجموعة الميثيلين من Acm (الألواح اليسرى) ، ɣ-methyl protons of Val (الألواح اليمنى) أن الصوتنة عند 70 درجة مئوية لا تسبب التعرق.
(دراسة وتحليل: Wołczański et al. ، 2019)
انشقاق الببتيدات بالموجات فوق الصوتية
بعد تخليق الببتيد في المرحلة الصلبة (SPPS) ، يجب شق الببتيدات المركبة من الراتنجات البوليمرية. تعرف هذه الخطوة أيضا باسم إلغاء الحماية. عند مقارنة الاهتزاز الشائع والموجات فوق الصوتية لانقسام الببتيد من الراتنج ، تتطلب طريقة الاهتزاز حوالي 1 ساعة ، بينما يمكن تحقيق الانقسام بالموجات فوق الصوتية في 15 إلى 20 دقيقة. يمكن تطبيق انقسام الببتيد بالموجات فوق الصوتية على انشقاق الأحماض الأمينية المحمية والببتيدات المرتبطة براتنجات البوليسترين من خلال روابط استر البنزيلية.
يعطي الانقسام بالموجات فوق الصوتية للببتيدات من راتنج البوليسترين غلات عالية من الببتيدات بنقاوة عالية ، دون تعرق ، ضمن إجراء سريع.
(دراسة ورسم: ©أنورادها ورافيندراناث ، 1995)
مفاعل مهتاج بالموجات فوق الصوتية لتحسين وتسريع تخليق الببتيد. توضح الصورة الموجات فوق الصوتية UP200St في مفاعل زجاجي مقلوب.
Hielscher الموجات فوق الصوتية يقدم مختلف حل الموجات فوق الصوتية لصوتنة مباشرة وغير مباشرة. توفر المعالجات بالموجات فوق الصوتية القوية والتي يمكن التحكم فيها بدقة الكمية المناسبة تماما من طاقة الموجات فوق الصوتية لوعاء التفاعل. سواء كنت تستخدم المحاقن، والأنابيب، لوحات الآبار متعددة، أو مفاعلات الزجاج كوعاء التوليف، Hielscher الموجات فوق الصوتية يقدم الموجات فوق الصوتية الأنسب لتطبيق الببتيد الخاص بك.
- الببتيدات المخصصة
- إنتاج الببتيد على نطاق واسع
- مكتبات الببتيد
يتم إجراء العديد من توليفات الببتيد في المحاقن (على سبيل المثال ، مفاعلات المحاقن الخشنة). المحرض حقنة بالموجات فوق الصوتية Hielscher صوتنة حل الببتيد اقتران الموجات فوق الصوتية من خلال جدار حقنة في السائل. المحرض حقنة بالموجات فوق الصوتية هي واحدة من الحلول بالموجات فوق الصوتية الأكثر شعبية لتوليف الببتيدات بمساعدة الموجات فوق الصوتية.
يعد cuphorn بالموجات فوق الصوتية أداة مناسبة لصوتنة ما يصل إلى 5 أوعية مفاعل ، في حين أن VialTweeter يمكن أن يحمل ما يصل إلى عشرة أنابيب تفاعل بالإضافة إلى خمسة أوعية أكبر عبر ملحق مثبت بمشبك.
لأنواع المفاعلات الأخرى مثل مفاعل ميريفيلد أو كاميش الصلبة وغيرها من أوعية / مفاعلات البولي بروبلين أو البورسليكات ، تقدم Hielscher أنظمة الموجات فوق الصوتية المخصصة المشبك على صوتنة غير مباشرة.
بالنسبة لتخليق الببتيد في الطور الصلب في ألواح متعددة الآبار / المعايرة الدقيقة ، فإن UIP400MTP هو الجهاز المثالي. يقترن التجويف بالموجات فوق الصوتية بشكل غير مباشر بشكل موحد في آبار العينات العديدة لنقل الكتلة الفائقة وتفاعل التوليف. شاهد الفيديو أدناه لمشاهدة UIP400MTP في العمل!
بالطبع ، يمكن تجهيز المفاعلات الزجاجية الأكبر حجما ، على سبيل المثال لتوليف مرحلة الحل ، بسهولة بمجسات فوق صوتية (تعرف أيضا باسم sonotrodes أو قرون الموجات فوق الصوتية) من أي حجم.
- أنواع الموجات فوق الصوتية المختلفة
- صوتنة مباشرة وغير مباشرة
- تحكم دقيق في الكثافة
- تحكم دقيق في درجة الحرارة
- الموجات فوق الصوتية المستمرة أو النبضية
- ميزات ذكية، أجهزة قابلة للبرمجة
- متاح لأي وحدة تخزين
- قابلية التوسع الخطي
اتصل بنا! / اسألنا!
Hielscher Ultrasonics بتصنيع المجانسات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لخلط التطبيقات، والتشتت، والاستحلاب والاستخراج على المختبر، التجريبية والصناعية النطاق.
الأدب / المراجع
- Merlino, F., Tomassi, S., Yousif, A. M., Messere, A., Marinelli, L., Grieco, P., Novellino, E., Cosconati, S., Di Maro, S. (2019): Boosting Fmoc Solid-Phase Peptide Synthesis by Ultrasonication. Organic Letters, 21(16), 2019. 6378–6382.
- Andrew M. Bray; Liana M. Lagniton; Robert M. Valerio; N.Joe Maeji (1994): Sonication-assisted cleavage of hydrophobic peptides. Application in multipin peptide synthesis. Tetrahedron Letters 35(48), 1994. 9079–9082.
- Silva, R., Franco Machado, J., Gonçalves, K., Lucas, F. M., Batista, S., Melo, R., Morais, T. S., & Correia, J. (2021): Ultrasonication Improves Solid Phase Synthesis of Peptides Specific for Fibroblast Growth Factor Receptor and for the Protein-Protein Interface RANK-TRAF6. Molecules (Basel, Switzerland), 26(23), 7349.
- Conejos-Sanchez, Inmaculada; Duro Castaño, Aroa; Vicent, María (2014): Peptide-Based Polymer Therapeutics. Polymers. 6. 515-551.
- Raheem, Shvan J; Schmidt, Benjamin W; Solomon, Viswas Raja; Salih, Akam K; Price, Eric W (2020): Ultrasonic-Assisted Solid-Phase Peptide Synthesis of DOTA-TATE and DOTA-linker-TATE Derivatives as a Simple and Low-Cost Method for the Facile Synthesis of Chelator-Peptide Conjugates. ACS Bioconjugate Chemistry, 2020.
- M.V. Anuradha, B. Ravindranath (1995): Ultrasound in peptide synthesis. 4: Rapid cleavage of polymer-bound protected peptides by alkali and alkanolamines. Tetrahedron Volume 51, Issue 19, 1995. 5675-5680.
- Wołczański, G., Płóciennik, H., Lisowski, M., Stefanowicz, P. (2019): The faster peptide synthesis on the solid phase using ultrasonic agitation. Tetrahedron Letters, 2019.
حقائق تستحق المعرفة
الببتيدات
الببتيدات هي مركبات ترتبط فيها أحماض أمينية متعددة عبر روابط أميد ، تسمى روابط الببتيد. عندما تكون ملزمة في هياكل معقدة – تتكون عادة من 50 أو أكثر من الأحماض الأمينية - تسمى هذه الهياكل الببتيدية الكبيرة البروتينات. الببتيدات هي لبنة أساسية للحياة وتؤدي العديد من الوظائف في الجسم.
تخليق الببتيد
في الكيمياء العضوية والبيولوجيا الجزيئية وعلوم الحياة ، تخليق الببتيد هو عملية إنتاج الببتيدات. يتم تصنيع الببتيدات كيميائيا عن طريق تفاعل التكثيف لمجموعة الكربوكسيل من حمض أميني واحد إلى المجموعة الأمينية لحمض أميني آخر. عادة ما تستخدم استراتيجيات حماية المجموعات (أيضا مجموعات الحماية) لتجنب ردود الفعل الجانبية غير المرغوب فيها مع السلاسل الجانبية المختلفة للأحماض الأمينية.
غالبا ما يبدأ تخليق الببتيد الكيميائي (في المختبر) عن طريق اقتران مجموعة الكربوكسيل من الأحماض الأمينية الواردة (C-terminus) بالنهاية N لسلسلة الببتيد المتنامية. على عكس هذا التوليف C-to-N ، يحدث التخليق الحيوي للبروتين الطبيعي للببتيدات الطويلة في الكائنات الحية في الاتجاه المعاكس. هذا يعني أنه في التخليق الحيوي ، ترتبط النهاية N للحمض الأميني الوارد بالنهاية C لسلسلة البروتين (N-to-C).
تعتمد معظم بروتوكولات البحث والتطوير لتخليق الببتيد على طرق المرحلة الصلبة ، بينما يمكن العثور على طرق تخليق مرحلة الحل في الإنتاج الصناعي واسع النطاق للببتيدات.
Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع الخالط بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء من المختبر ل الحجم الصناعي.