Синтезът на пептиди е ефективен с помощта на Соникация
Синтезът на пептиди в твърда фаза (SPPS) е често срещаният метод за синтез на пептиди. Ултразвукът е надежден инструмент за интензифициране на синтеза на твърдофазен пептид, което води до по-високи добиви, подобрена чистота, липса на състезание и значително ускорена скорост на реакцията. Hielscher Ultrasonics предлага различни ултразвукови решения за синтез, разцепване и разтваряне на пептиди.
Ултразвуков синтез на пептиди
Ултразвукът вече се прилага широко като интензивиращ метод в органичния синтез и е добре известен със своите предимства като драстично намалено време за реакция, по-високи добиви, по-малко странични продукти, иницииране на пътища, които не могат да бъдат постигнати по други начини, и/или по-добра селективност. Големи ползи могат да се получат и когато ултразвукът е свързан с реакции на синтез на пептиди. Резултатите от изследванията показват, че ултразвуковият синтез на пептиди постига оптимизиран добив на пептиди с висока чистота, без рацемизация за кратко време на реакция.
- Високи добиви на пептиди
- Значително по-бърз синтез
- По-висока чистота на пептидите
- Без състезание
- Паралелен синтез на различни пептиди
- Линейно мащабируем до всеки обем
Ултразвуков куперн за равномерно ултразвукоизлъчване на няколко реакторни съда за подобрен синтез на пептиди.
Графика, демонстрираща синтеза на твърдофазен пептид на Merrifield. Ултразвукът се използва за насърчаване и засилване на реакцията на синтеза, както и за разцепване на синтезираните пептиди от смолата.
Графика: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)
Твърдофазният пептиден синтез е подобрен с ултразвук
Синтезът на твърдофазен пептид (SPPS) е химическа реакция, която позволява сглобяването на пептидна верига чрез последователни реакции на аминокиселинни производни върху неразтворима пореста основа. Традиционният синтез на твърдофазни пептиди обаче е относително неефективен и бавен процес. Следователно ултразвуковото интензифициране на синтеза на пептиди е високо ценен инструмент за по-ефикасен и бърз синтез на пептиди.
Silva et al. (2021) сравняват "класическия" синтез на флуоренилметоксикарбонил (Fmoc)-твърда фаза пептид (SPPS) с помощта на ултразвук (US) въз основа на получаването на три пептида, а именно специфичния пептид на фибробластния растежен фактор 3(FGFR3)-специфичен пептид Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) и новите пептиди Pep2 (RQMATADEA-NH2) и Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2).
SPPS с помощта на САЩ води до 14-кратно (Pep1) и 4-кратно намаляване на времето (Pep2) при сглобяването на пептидите в сравнение с "класическия" метод. Интересното е, че ултразвуковият SPPS дава Pep1 с по-висока чистота (82%) от "класическия" SPPS (73%). Значителното намаляване на времето, съчетано с постигнатата висока чистота на суровия пептид, подтиква изследователския екип да приложи подпомаган от САЩ SPPS към големия пептид Pep3, който показва голям брой хидрофобни аминокиселини и хомоолиго-последователности. Забележително е, че синтезът на този 25-мерен пептид е постигнат за по-малко от 6 часа (347 минути) при умерена чистота (приблизително 49%).
По-бърз синтез на пептиди чрез синтез на твърдофазен пептид с помощта на ултразвуково разбъркване.
(Проучване и анализ: Wołczański et al., 2019)
Merlino et al. (2019) също проведе цялостно проучване на ултразвуковите ефекти върху синтеза на твърдофазни пептиди на базата на Fmoc, което позволи синтеза на различни биологично активни пептиди (до 44-mer), със забележителни икономии на материал и време за реакция. Те показват, че ултразвукът не изостря основните странични реакции и подобрява синтеза на пептиди, надарени с “трудни последователности”, поставяйки ултразвуково насърчавания синтез на твърдофазен пептид (US-SPPS) сред настоящите високоефективни стратегии за синтез на пептиди.
Наличието на високоефективни системи за ултразвуков (звуков) синтез на пептиди позволява значително подобряване на скоростта на синтез и повишаване на чистотата на суровите продукти. (срв. Wołczański et al., 2019)
Изследване на рацемизацията. Сравнение на значими 1H NMR спектри на моделни пептиди, синтезирани ръчно с помощта на класическия подход при стайна температура спрямо ултразвуковия метод при повишена температура. Химичните измествания на His и Cys α-протоните и метиленовата група на Acm (леви панели), ɣ-метиловите протони на Val (десни панели) показват, че ултразвукът при 70°C не причинява рацемизация.
(Проучване и анализ: Wołczański et al., 2019)
Ултразвуково разцепване на пептиди
След синтеза на твърдофазен пептид (SPPS) синтезираните пептиди трябва да бъдат разцепени от полимерните смоли. Тази стъпка е известна още като дезащита. Когато се сравняват обичайното разклащане и ултразвук за разцепване на пептиди от смола, методът на разклащане изисква приблизително 1 час, докато ултразвуковото разцепване може да се извърши за 15 до 20 минути. Ултразвуковото разцепване на пептида може да се приложи за разцепване на защитени аминокиселини и пептиди, свързани с полистиролови смоли чрез бензилови естерни връзки.
Ултразвуковото разцепване на пептиди от полистиролова смола дава високи добиви на пептиди с висока чистота, без рацемизация, в рамките на бърза процедура.
(проучване и графика: ©Anuradha and Ravindranath, 1995)
Ултразвуково разбъркан реактор за подобрен и ускорен синтез на пептиди. На снимката е показано ултразвуков апарат UP200St в разбъркан стъклен реактор.
Hielscher Ultrasonics предлага различни ултразвукови решения за директна и индиректна ултразвук. Мощни и прецизно управляеми ултразвукови процесори доставят точното количество ултразвукова енергия към реакционния съд. Независимо дали използвате спринцовки, епруветки, многоямкови плочи или стъклени реактори като съда за синтез, Hielscher Ultrasonics предлага най-подходящия ултразвуков уред за вашето приложение на пептиди.
- Персонализирани пептиди
- Широкомащабно производство на пептиди
- Пептидни библиотеки
Много пептидни синтези се извършват в спринцовки (напр. реактори за спринцовки). Ултразвуковата бъркалка на спринцовката на Hielscher озвучава пептидния разтвор, свързвайки ултразвуковите вълни през стената на спринцовката в течността. Ултразвуковата бъркалка за спринцовка е едно от най-популярните ултразвукови решения за ултразвуков синтез на пептиди.
Ултразвуковият куперхорн е подходящ инструмент за ултразвук на до 5 реакторни съда, докато VialTweeter може да побере до десет реакционни тръби плюс допълнително пет по-големи съда чрез аксесоар със затягане.
За други типове реактори като твърдофазния реактор Merrifield или Kamysz и други полипропиленови или боросиликатни съдове / реактори, Hielscher предлага персонализирани ултразвукови системи със затягане за индиректно ултразвуково озвучаване.
За синтез на твърдофазен пептид в многоямкови / микротитрни плочи, UIP400MTP е идеалното устройство. Ултразвуковата кавитация е индиректно свързана равномерно в многобройните ямки за проби за превъзходен реаг на пренос на маса и синтез. Гледайте видеоклипа по-долу, за да видите UIP400MTP в действие!
Разбира се, по-големите стъклени реактори, например за синтез на разтвор-фаза, могат лесно да бъдат оборудвани с ултразвукови сонди (известни още като сонотроди или ултразвукови рога) с всякакъв размер.
- различни видове ултразвукови апарати
- директна и индиректна ултразвук
- прецизен контрол на интензитета
- прецизен контрол на температурата
- непрекъснат или импулсен ултразвук
- Интелигентни функции, програмируеми устройства
- Предлага се за всеки обем
- Линейна мащабируемост
Свържете се с нас! / Попитайте ни!
Hielscher Ultrasonics произвежда високоефективни ултразвукови хомогенизатори за смесване, дисперсия, емулгиране и екстракция в лабораторен, пилотен и индустриален мащаб.
Литература / Препратки
- 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.
Факти, които си струва да знаете
Пептиди
Пептидите са съединения, при които множество аминокиселини са свързани чрез амидни връзки, така наречените пептидни връзки. Когато са свързани в сложни структури – Обикновено състоящи се от 50 или повече аминокиселини -, тези големи пептидни структури се наричат протеини. Пептидите са основен градивен елемент на живота и изпълняват множество функции в тялото.
Синтез на пептиди
В органичната химия, молекулярната биология и науките за живота синтезът на пептиди е процес на производство на пептиди. Пептидите се синтезират химически чрез реакция на кондензация на карбоксилната група на една аминокиселина в аминогрупата на друга аминокиселина. Обикновено се използват стратегии за защитни групи (също защитни групи), за да се избегнат нежелани странични реакции с различните аминокиселинни странични вериги.
Химичният (in vitro) пептиден синтез най-често започва чрез свързване на карбоксилната група на входящата аминокиселина (С-край) с N-края на нарастващата пептидна верига. За разлика от този синтез на C-to-N, естествената протеинова биосинтеза на дълги пептиди в живите организми протича в обратната посока. Това означава, че при биосинтезата N-терминалът на входящата аминокиселина е свързан с C-края на протеиновата верига (N-to-C).
Повечето протоколи за научноизследователска и развойна дейност за синтез на пептиди се основават на твърдофазни методи, докато методите за синтез на фаза разтвор могат да бъдат намерени в широкомащабното промишлено производство на пептиди.
Hielscher Ultrasonics произвежда високоефективни ултразвукови хомогенизатори от лаборатория да индустриален размер.