أصبح تخليق الببتيد فعالا باستخدام الصوتنة
تخليق الببتيد ذو الطور الصلب (SPPS) هو الطريقة الشائعة لتخليق الببتيد. الموجات فوق الصوتية هي أداة موثوقة لتكثيف تخليق الببتيد في المرحلة الصلبة مما يؤدي إلى غلة أعلى ، وتحسين النقاء ، وعدم التعرق وسرعة التفاعل المتسارعة بشكل كبير. تقدم Hielscher Ultrasonics العديد من الحلول بالموجات فوق الصوتية لتخليق الببتيد والانقسام والذوبان.
بالموجات فوق الصوتية الببتيد التوليف
يتم تطبيق الموجات فوق الصوتية بالفعل على نطاق واسع كطريقة تكثيف في التوليف العضوي ومعروف جيدا بمزاياه مثل أوقات التفاعل المخفضة بشكل كبير ، وارتفاع الغلة ، وتقليل المنتجات الثانوية ، وبدء المسارات ، والتي لا يمكن تحقيقها بطرق أخرى ، و / أو انتقائية أفضل. يمكن أيضا الحصول على فوائد كبيرة ، عندما يقترن الصوتنة بتفاعلات تخليق الببتيد. أظهرت نتائج الأبحاث أن تخليق الببتيد بمساعدة الموجات فوق الصوتية يحقق عائدا محسنا من الببتيدات ذات النقاء العالي ، دون تعرق في غضون فترة رد فعل قصيرة.
- غلة عالية من الببتيد
- توليف أسرع بكثير
- نقاء الببتيد العالي
- لا عرقية
- التوليف المتوازي لمختلف الببتيدات
- خطي قابل للتطوير إلى أي وحدة تخزين
بالموجات فوق الصوتية cuphorn لصوتنة موحدة من العديد من أوعية المفاعل لتحسين تخليق الببتيد.
رسم بياني يوضح تخليق الببتيد ذي الطور الصلب من ميريفيلد. يستخدم الموجات فوق الصوتية لتعزيز وتعزيز تفاعل التوليف وكذلك لانقسام الببتيدات المركبة من الراتنج.
الجرافيك: ©كونيخوس سانشيز وآخرون ، 2014)
تحسين تخليق الببتيد في المرحلة الصلبة باستخدام الموجات فوق الصوتية
تخليق الببتيد ذو الطور الصلب (SPPS) هو تفاعل كيميائي يسمح بتجميع سلسلة الببتيد من خلال تفاعلات متتالية لمشتقات الأحماض الأمينية على دعم مسامي غير قابل للذوبان. ومع ذلك ، فإن تخليق الببتيد التقليدي للمرحلة الصلبة هو عملية غير فعالة وبطيئة نسبيا. لذلك ، فإن تكثيف الببتيد بالموجات فوق الصوتية هو أداة تحظى بتقدير كبير لتوليف الببتيدات بشكل أكثر فعالية وسرعة.
قارن سيلفا وآخرون (2021) تخليق الببتيد ذي الطور الصلب (SPPS) "الكلاسيكي" فلورينيل ميثوكسي كربونيل (Fmoc) مع SPPS بمساعدة الموجات فوق الصوتية (الولايات المتحدة) بناء على إعداد ثلاثة ببتيدات ، وهي مستقبل عامل نمو الخلايا الليفية 3 (FGFR3) الببتيد الخاص بالببتيد 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 في نقاء أعلى (82٪) من SPPS "الكلاسيكي" (73٪). دفع الانخفاض الكبير في الوقت إلى جانب نقاء الببتيد الخام العالي الذي تم تحقيقه فريق البحث إلى تطبيق SPPS بمساعدة الولايات المتحدة على الببتيد Pep3 الكبير ، والذي يعرض عددا كبيرا من الأحماض الأمينية الكارهة للماء وتسلسلات homooligo. ومن اللافت للنظر أن تخليق هذا الببتيد 25 مير تم تحقيقه في غضون أقل من 6 ساعات (347 دقيقة) في نقاء معتدل (حوالي 49٪).
أسرع تخليق الببتيد 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 لتأثيرات الموجات فوق الصوتية على تخليق الببتيد ذي الطور الصلب القائم على Fmoc ، مما سمح بتوليف مختلف الببتيدات النشطة بيولوجيا (حتى 44-mer) ، مع توفير ملحوظ في المواد ووقت التفاعل. وأظهروا أن الموجات فوق الصوتية لم تؤد إلى تفاقم التفاعلات الجانبية الرئيسية وحسنت تخليق الببتيدات التي وهبت مع “تسلسلات صعبة”، ووضع تخليق الببتيد ذي المرحلة الصلبة الذي يتم الترويج له بالموجات فوق الصوتية (US-SPPS) بين الاستراتيجيات الاصطناعية الحالية عالية الكفاءة للببتيد.
يسمح توافر أنظمة عالية الأداء للتوليف بالموجات فوق الصوتية (الصوتية) للببتيدات بتحسين معدلات التوليف بشكل كبير وزيادة نقاء المنتجات الخام. (راجع Wołczański et al.، 2019)
التحقيق في العرق. مقارنة بين أطياف NMR 1H الهامة من نماذج الببتيدات توليفها يدويا باستخدام النهج الكلاسيكي في درجة حرارة الغرفة مقابل طريقة الموجات فوق الصوتية في درجة حرارة مرتفعة. تظهر التحولات الكيميائية ل His and Cys α-protons ومجموعة الميثيلين من Acm (الألواح اليسرى) ، وبروتونات الميثيل من Val (الألواح اليمنى) أن الصوتنة عند 70 درجة مئوية لا تسبب العرق.
(دراسة وتحليل: Wołczański et al.، 2019)
انقسام الببتيدات بالموجات فوق الصوتية
بعد تخليق الببتيد في الطور الصلب (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 ساعة واحدة ، في حين يمكن تحقيق الانقسام بالموجات فوق الصوتية في 15 إلى 20 دقيقة. يمكن تطبيق انقسام الببتيد بالموجات فوق الصوتية على انقسام الأحماض الأمينية المحمية والببتيدات المرتبطة براتنجات البوليسترين من خلال روابط استر البنزيل.
الانقسام بالموجات فوق الصوتية من الببتيدات من راتنج البوليسترين يعطي غلة عالية من الببتيدات في نقاء عال ، دون سباق ، ضمن إجراء سريع.
(دراسة ورسم: ©أنورادها ورافيندراناث، 1995)
مفاعل بالموجات فوق الصوتية لتحسين وتسريع تخليق الببتيد. تظهر الصورة بالموجات فوق الصوتية UP200St في مفاعل زجاجي متحرك.
تقدم Hielscher Ultrasonics العديد من الحلول بالموجات فوق الصوتية للصوتنة المباشرة وغير المباشرة. توفر معالجات الموجات فوق الصوتية القوية والتي يمكن التحكم فيها بدقة الكمية المناسبة من طاقة الموجات فوق الصوتية إلى وعاء التفاعل. سواء كنت تستخدم المحاقن أو الأنابيب أو الألواح متعددة الآبار أو المفاعلات الزجاجية كوعاء تخليقي ، فإن Hielscher Ultrasonics تقدم جهاز 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 الممزقة). يقوم محرض المحاقن بالموجات فوق الصوتية من Hielscher بتوصيل محلول الببتيد الذي يقرن الموجات فوق الصوتية عبر جدار المحقنة بالسائل. يعد محرض المحاقن بالموجات فوق الصوتية أحد أكثر حلول الموجات فوق الصوتية 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 المشبك.
بالنسبة لأنواع المفاعلات الأخرى مثل مفاعل Merrifield أو Kamysz ذو الطور الصلب وغيره من أوعية / مفاعلات البولي بروبيلين أو البورسليكات ، تقدم Hielscher أنظمة بالموجات فوق الصوتية مخصصة للتثبيت غير المباشر.
لتخليق الببتيد في المرحلة الصلبة في لوحات متعددة الآبار / ميكروتيتر ، فإن UIP400MTP هو الجهاز المثالي. يقترن التجويف بالموجات فوق الصوتية بشكل غير مباشر بشكل موحد في العديد من آبار العينات لنقل الكتلة الفائقة وتفاعل التوليف. شاهد الفيديو أدناه لمشاهدة UIP400MTP في العمل!
بالطبع ، يمكن بسهولة تجهيز المفاعلات الزجاجية الكبيرة ، على سبيل المثال لتوليف مرحلة الحل ، بمجسات بالموجات فوق الصوتية (المعروفة أيضا باسم sonotrodes أو قرون الموجات فوق الصوتية) من أي حجم.
- أنواع مختلفة من الموجات فوق الصوتية
- الصوتنة المباشرة وغير المباشرة
- التحكم الدقيق في الكثافة
- تحكم في درجة الحرارة دقيقة
- الموجات فوق الصوتية المستمرة أو النبضية
- ميزات ذكية وأجهزة قابلة للبرمجة
- متوفر لأي وحدة تخزين
- قابلية الخطية
اتصل بنا! / اسألنا!
Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع عالية الأداء المجانسة بالموجات فوق الصوتية لخلط التطبيقات، تشتت، استحلاب واستخراج على المختبر، والطيارية ومقياس الصناعية.
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 العلم
الببتيدات
الببتيدات هي مركبات ترتبط فيها الأحماض الأمينية المتعددة عبر روابط الأميد ، ما يسمى روابط الببتيد. عندما تكون مرتبطة في هياكل معقدة – تتكون عادة من 50 أو أكثر من الأحماض الأمينية -، وتسمى هذه الهياكل الببتيد الكبيرة البروتينات. الببتيدات هي لبنة أساسية في بناء الحياة 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 من حمض أميني آخر. عادة ما تستخدم استراتيجيات حماية المجموعات (المجموعات الواقية أيضا) من أجل تجنب التفاعلات الجانبية غير المرغوب فيها مع مختلف سلاسل الأحماض الأمينية الجانبية.
غالبا ما يبدأ تخليق الببتيد الكيميائي (في المختبر) عن طريق اقتران مجموعة الكربوكسيل من الحمض الأميني الوارد (C-terminus) بالمحطة 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 المحطة N للحمض الأميني الوارد بالمحطة C لسلسلة البروتين (N-to-C).
تعتمد معظم بروتوكولات البحث والتطوير لتخليق الببتيد على طرق الطور الصلب ، في حين يمكن العثور على طرق توليف مرحلة الحل في الإنتاج الصناعي واسع النطاق للببتيدات.
Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع عالية الأداء المجانسة بالموجات فوق الصوتية من مختبر إلى حجم الصناعية.