Sinteza peptida je efikasna koristeći sonication
Solid Phase Peptide Synthesis (SPPS) je uobičajena metoda za sintezu peptida. Ultrasonication je pouzdano sredstvo za intenziviranje sinteze čvrste faze peptida što rezultira višim prinosima, poboljšanom čistoćom, bez racemizacije i značajno ubrzanom brzinom reakcije. Hielscher Ultrasonics nudi različita ultrazvučna rješenja za sintezu peptida, dekolte i rastvaranje.
Ultrazvučna peptidna sinteza
Ultrasonication se već široko primjenjuje kao intenzivirajuća metoda u organskim sintezama i dobro je poznata po svojim prednostima kao što su drastično smanjena vremena reakcije, veći prinosi, manje ostalih proizvoda, iniciranje puteva, što se nije moglo postići na druge načine, i/ili bolju selektivnost. Velike koristi se mogu dobiti i, kada se sonication uveže u peptidne reakcije sinteze. Rezultati istraživanja su dokazali da ultrazvučno potpomognuta sinteza peptida postiže optimizovani prinos peptida sa visokom čistoćom, bez racemizacije u kratkom vremenu reakcije.
- Visoki prinosi peptida
- Znatno brža sinteza
- Višu čistoću peptida
- Nema racemizacije
- Paralelna sinteza raznih peptida
- Linearno skalabl na bilo koji volumen
Ultrazvučni cuphorn za jednolicno sonikaciju nekoliko reaktora posuda za poboljšanu sintezu peptida.
Grafika koja pokazuje sintezu peptida merrifield čvrste faze. Ultrasonication se koristi za promociju i poboljšanje reakcije sinteze kao i za dekolte sintetiziranih peptida iz smole.
Grafika: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)
Solid Phase Peptide Synthesis Improved with Ultrasound
Solid Phase Peptide Synthesis (SPPS) je hemijska reakcija koja omogućava sastavljanje peptidnog lanca kroz uzastopne reakcije derivata aminokiselina na neraskidivoj poroznoj podršci. Međutim, tradicionalna peptidna sinteza čvrste faze je relativno neeficijalan i spor proces. Stoga je ultrazvučno intenziviranje sinteze peptida visoko cenjeni alat za ucinjenije i brze sinteze peptida.
Silva et al. (2021) je usporedio "klasičnu" fluorenilmetoksikarbonil (Fmoc)-čvrstu faznu sintezu peptida (SPPS) sa ultrazvukom (SAD)potpomognutim SPPS-om na osnovu pripreme tri peptida, To su fibroblastni receptor faktora rasta 3(FGFR3)-specifični peptid Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) i novele peptidi Pep2 (RQMATADEA-NH2) i Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2).
SPPS uz pomoć SAD-a doveo je do 14-og (Pep1) i 4-foldnog smanjenja vremena (Pep2) u sklopu peptida u odnosu na "klasičnu" metodu. Zanimljivo je da je SPPS uz pomoć ultrazvuka dao Pep1 u višoj čistoći (82%) od "klasičnog" SPPS-a (73%). Značajno smanjenje vremena u kombinaciji sa velikom sirovom peptidnom čistoću je dovelo do toga da istraživački tim primijeni SPPS uz pomoć SAD-a na veliki peptid Pep3, koji prikazuje veliki broj hidrofobnih aminokiselina i homooligo-sekvenci. Izvanredno, sinteza ovog 25-mer peptida je dosađivala u manje od 6 sati (347 min) u umjerenoj čistoći (cca 49%).
Brža sinteza peptida putem sinteze čvrste faze peptida pomoću ultrazvučne agitacije.
(Studija i analiza: Wołczański et al., 2019)
Merlino et al. (2019) također je sproveo sveobuhvatnu studiju ultrazvučnih efekata na sintezu čvrstog peptida zasnovanog na Fmoc-u, što je omogućilo sintezu različitih biološki aktivnih peptida (do 44-mer), uz izuzetnu uštedu materijala i vremena reakcije. Oni su demonstrirali da ultrazvuka nije pogoršala glavne sporedne reakcije i poboljšala sintezu peptida obdarenih “teske sekvence”, stavljajući ultrazvučno promovisanu sintezu peptida čvrste faze (US-SPPS) među aktuelne visoko-efikasne sintetičke strategije peptida.
Dostupnost sistema visokih performansi za ultrazvučnu (sonijsku) sintezu peptida omogućava značajno poboljšanu stopu sinteze i povećanje čistoće sirovih proizvoda. (cf. Wołczański et al., 2019)
Istraga racemizacije. Usporedba značajnih 1H NMR spektra modela peptida sintetiziranih ručno pomoću klasičnog pristupa pri room temperaturi vs ultrazvučne metode pri povišenoj temperaturi. Hemijski pomaki His i Cys α-protona i metilene grupe Acm (lijevi paneli), ɣ-metil protona Val (desna panela) pokazuju da sonication na 70°C ne uzrokuje racemizaciju.
(Studija i analiza: Wołczański et al., 2019)
Ultrazvučni dekolte peptida
Nakon sinteze peptida čvrste faze (SPPS), sintetizirani peptidi moraju biti cijepani iz polimerne smole. Ovaj korak je poznat i kao zaštita. Kada se uspoređuju uobičajeno tresenje i ultrasonikacija za peptidni dekolte iz smole, metoda tresenja zahtijeva cca. 1 sat, dok se ultrazvučni dekolte može postići za 15 do 20 min. Ultrazvučni peptidni dekolte se može primijeniti na dekolte zaštićenih aminokiselina i peptida povezanih s polistirenskim smolama putem benzilnih ester veza.
Ultrazvučni dekolte peptida iz polistirene smole daje visoke prinose peptida u visokoj čistoći, bez racemizacije, u okviru brze procedure.
(studija i grafika: ©Anuradha i Ravindranath, 1995)
Ultrazvučno uzrujan reaktor za poboljšanu i ubrzanu sintezu peptida. Slika prikazuje ultrasonicator UP200St u uzburkanog staklenog reaktora.
Hielscher Ultrasonics nudi različito ultrazvučno rješenje za direktno i indirektno sonication. Moćni i precizno kontrolisani ultrazvučni procesori snabdevaju tačno pravu količinu ultrazvučne energije u reakcijsku posudu. Bez obzira na to koristite li šprice, cijevi, višezlobodne ploče ili staklene reaktore kao posudu za sintezu, Hielscher Ultrasonics nudi najpotrebniji ultrasonikator za vašu primjenu peptida.
- prilagođeni peptidi
- proizvodnja peptida velikih razmjera
- biblioteke peptida
Mnoge peptidne sinteze se izvode u špricima (npr. Hielscherov ultrazvučni agitator šprice sonicira peptidni rastvor koji spoje ultrazvučne valove kroz zid šprice u tekućinu. Ultrazvučni agitator šprice je jedno od najpopularnijih ultrazvučnih rješenja za ultrazvučno asistiranu sintezu peptida.
Ultrazvučni cuphorn je pogodan alat za sonikaciju do 5 reaktorskih posuda, dok VialTweeter može držati do deset cijevi za reakciju plus dodatno pet većih posuda preko stezanja pribora.
Za druge tipove reaktora kao što su Merrifield ili Kamysz solid-phase reaktor i drugi polipropilenski ili borosilicate plovila / reaktori, Hielscher nudi prilagođene stezaljku-na ultrazvučne sisteme za indirektno sonication.
Za sintezu čvrste faze peptida u multiwell / microtiter pločama, UIP400MTP je idealan uređaj. Ultrazvučna kavitacija je indirektno udvojeni u brojne uzorke za superioran prijenos mase i reakciju sinteze. Gledajte video u nastavku da vidite UIP400MTP u akciji!
Naravno, veći brazdani stakleni reaktori, npr. za sintezu faze otopine, mogu biti lako opremljeni ultrazvučnim sondama (npr. sonotrodama ili ultrazvučnim rogovima) bilo koje veličine.
- razni ultrasonicatorni tipovi
- direktna i indirektna sonication
- precizna kontrola intenzivnosti
- precizna kontrola temperature
- kontinuirani ili pulsni ultrazvuk
- pametne funkcije, programirani uređaji
- Dostupno za bilo koji volumen
- linearna skalabilnost
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za miješanje aplikacija, disperziju, emulgaciju i ekstrakciju na laboratorijskim, pilotskim i industrijskim skalama.
Književnost/reference
- 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.
Činjenice vredi znati
Peptidi
Peptidi su spojevi gdje je više aminokiselina povezano putem amidnih veza, nazovi peptidne veze. Kada je vezan složenim strukturama – obično se sastoji od 50 ili više aminokiselina -, ove velike peptidne strukture su nazivni proteini. Peptidi su bitan gradivni blok života i ispunjavaju brojne funkcije u tijelu.
Sinteza peptida
U organskoj hemiji, molekularnoj biologiji, i životnoj nauci, sinteza peptida je proces proizvodnje peptida. Peptidi se hemijski sintetiziraju putem kondenzacione reakcije karboksilne grupe jedne aminokiseline na amino grupu druge aminokiseline. Strategije zaštite grupa (također zaštitnih grupa) obično se koriste kako bi se izbjegle neželjene boène reakcije sa raznim aminokiselinim boènim lancima.
Hemijska (in-vitro) peptidna sinteza najčešće počinje spojeći karboksilnu grupu dolazne aminokiseline (C-terminus) u N-terminus rastućeg peptidnog lanca. Nasuprot ovoj sintezi C-to-N, prirodna proteinska biosinteza dugih peptida u živim organizmima se javlja u suprotnom smjeru. To znači da je u biosintezi N-terminus dolazne aminokiseline povezan sa C-terminusom lanca proteina (N-to-C).
Većina istraživačkih i razvojnih protokola za sintezu peptida zasnovana je na metodama čvrste faze, dok se metode sinteze faze rješenja mogu naći u industrijskoj proizvodnji peptida velikih razmjera.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija u industrijske veličine.