Syntéza peptidů je efektivní pomocí ultrazvuku
Syntéza peptidů v pevné fázi (SPPS) je běžná metoda syntézy peptidů. Ultrazvuku je spolehlivým nástrojem pro zintenzivnění syntézy peptidů v pevné fázi, což vede k vyšším výtěžkům, zlepšené čistotě, žádné racemizaci a výrazně zrychlené rychlosti reakce. Hielscher Ultrasonics nabízí různá ultrazvuková řešení pro syntézu peptidů, štěpení a rozpouštění.
Ultrazvuková syntéza peptidů
Ultrazvuku je již široce používán jako zesilující metoda v organické syntéze a je dobře známý pro své výhody, jako je drasticky snížené reakční doby, vyšší výnosy, méně vedlejších produktů, iniciace cest, kterých nelze dosáhnout jinými způsoby, a / nebo lepší selektivita. Velké výhody lze také získat, když je sonikace spojena s reakcemi syntézy peptidů. Výsledky výzkumu prokázaly, že ultrazvukem asistovaná syntéza peptidů dosahuje optimalizovaného výtěžku peptidů s vysokou čistotou, bez racemizace během krátké reakční doby.
- Vysoké výtěžky peptidů
- Výrazně rychlejší syntéza
- Vyšší čistota peptidů
- Žádná racemizace
- Paralelní syntéza různých peptidů
- Lineárně škálovatelné na libovolný svazek
Ultrazvukový cuphorn pro rovnoměrnou sonikaci několika reaktorových nádob pro zlepšení syntézy peptidů.
Grafika znázorňující syntézu peptidů v pevné fázi Merrifield. Ultrazvuku se používá k podpoře a zvýšení syntézní reakce, jakož i ke štěpení syntetizovaných peptidů z pryskyřice.
Grafika: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)
Syntéza peptidů v pevné fázi vylepšená ultrazvukem
Syntéza peptidů v pevné fázi (SPPS) je chemická reakce, která umožňuje sestavení peptidového řetězce prostřednictvím postupných reakcí derivátů aminokyselin na nerozpustném porézním nosiči. Tradiční syntéza peptidů v pevné fázi je však relativně neefektivní a pomalý proces. Proto je ultrazvuková intenzifikace syntézy peptidů vysoce ceněným nástrojem pro účinnější a rychlejší syntézu peptidů.
Silva et al. (2021) porovnávali "klasickou" syntézu peptidů v pevné fázi fluorenylmethoxykarbonylu (Fmoc) (SPPS) s ultrazvukem (US) asistovaným SPPS na základě přípravy tří peptidů, konkrétně peptidu Pep1 specifického pro receptor 3 fibroblastového růstového faktoru (FGFR3) (VSPPLTLGQLLS-NH2) a nových peptidů Pep2 (RQMATADEA-NH2) a Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2).
US-assisted SPPS vedla ke 14násobnému (Pep1) a 4násobnému zkrácení času (Pep2) v sestavování peptidů ve srovnání s "klasickou" metodou. Zajímavé je, že ultrazvukem asistovaný SPPS poskytl Pep1 ve vyšší čistotě (82 %) než "klasický" SPPS (73 %). Významné zkrácení času v kombinaci s dosaženou vysokou čistotou surového peptidu přimělo výzkumný tým k aplikaci SPPS s pomocí USA na velký peptid Pep3, který vykazuje vysoký počet hydrofobních aminokyselin a homooligosekvencí. Je pozoruhodné, že syntézy tohoto 25-merového peptidu bylo dosaženo za méně než 6 hodin (347 min) při střední čistotě (cca 49 %).
Rychlejší syntéza peptidů prostřednictvím syntézy peptidů v pevné fázi pomocí ultrazvukového míchání.
(Studie a analýza: Wołczański et al., 2019)
Merlino et al. (2019) také provedli komplexní studii ultrazvukových účinků na syntézu peptidů v pevné fázi na bázi Fmoc, což umožnilo syntézu různých biologicky aktivních peptidů (až 44-mer), s pozoruhodnou úsporou materiálu a reakční doby. Prokázali, že ultrazvuku nezhoršilo hlavní vedlejší reakce a zlepšilo syntézu peptidů vybavených “Obtížné sekvence”, čímž se ultrazvukem podporovaná syntéza peptidů v pevné fázi (US-SPPS) řadí mezi současné vysoce účinné syntetické strategie peptidů.
Dostupnost vysoce výkonných systémů pro ultrazvukovou (sonickou) syntézu peptidů umožňuje výrazně zlepšit rychlost syntézy a zvýšit čistotu surovin. (srov. Wołczański et al., 2019)
Vyšetřování racemizace. Porovnání významných 1H NMR spekter modelových peptidů syntetizovaných ručně klasickým přístupem při pokojové teplotě vs. ultrazvukovou metodou při zvýšené teplotě. Chemické posuny His a Cys α-protonů a methylenové skupiny Acm (levé panely), ɣ-methylprotonů Val (pravé panely) ukazují, že sonikace při 70 °C nezpůsobuje racemizaci.
(Studie a analýza: Wołczański et al., 2019)
Ultrazvukové štěpení peptidů
Po syntéze peptidů v pevné fázi (SPPS) musí být syntetizované peptidy odštěpeny z polymerních pryskyřic. Tento krok se také označuje jako zrušení ochrany. Když se porovná běžné třepání a ultrazvuku pro štěpení peptidů z pryskyřice, metoda třepání vyžaduje cca. 1 hodinu, zatímco ultrazvukové štěpení lze provést za 15 až 20 min. Ultrazvukové štěpení peptidů lze aplikovat na štěpení chráněných aminokyselin a peptidů spojených s polystyrenovými pryskyřicemi prostřednictvím benzylových esterových vazeb.
Ultrazvukové štěpení peptidů z polystyrenové pryskyřice poskytuje vysoké výtěžky peptidů ve vysoké čistotě, bez racemizace, v rámci rychlého postupu.
(studie a grafika: ©Anuradha a Ravindranath, 1995)
Ultrazvukem míchaný reaktor pro zlepšenou a urychlenou syntézu peptidů. Na obrázku je znázorněn ultrasonicator UP200St v reaktoru s míchaným sklem.
Hielscher Ultrasonics nabízí různé ultrazvukové řešení pro přímé a nepřímé sonikace. Výkonné a přesně ovladatelné ultrazvukové procesory dodávají do reakční cévy přesně to správné množství ultrazvukové energie. Ať už používáte injekční stříkačky, zkumavky, vícejamkové desky nebo skleněné reaktory jako syntetickou nádobu, Hielscher Ultrasonics nabízí nejvhodnější ultrasonikátor pro vaši peptidovou aplikaci.
- peptidy na míru
- Výroba peptidů ve velkém měřítku
- Peptidové knihovny
Mnoho peptidových syntéz se provádí v injekčních stříkačkách (např. fritované injekční relikty). Hielscherův ultrazvukový míchadlo injekční stříkačky sonikuje peptidový roztok a spojuje ultrazvukové vlny přes stěnu injekční stříkačky do kapaliny. Ultrazvukový míchač injekčních stříkaček je jedním z nejpopulárnějších ultrazvukových řešení pro ultrazvukem asistovanou syntézu peptidů.
Ultrazvukový cuphorn je vhodným nástrojem pro sonikaci až 5 reaktorových nádob, zatímco VialTweeter pojme až deset reakčních zkumavek plus navíc pět větších nádob pomocí upínacího příslušenství.
Pro jiné typy reaktorů, jako je reaktor v pevné fázi Merrifield nebo Kamysz a další polypropylenové nebo borosilikátové nádoby / reaktory, Hielscher nabízí přizpůsobené upínací ultrazvukové systémy pro nepřímou sonikaci.
Pro syntézu peptidů v pevné fázi ve vícetitračních / mikrotitračních destičkách je UIP400MTP ideálním zařízením. Ultrazvuková kavitace je nepřímo rovnoměrně spojena s četnými jamkami na vzorky pro vynikající přenos hmoty a syntézní reakci. Podívejte se na video níže a podívejte se na UIP400MTP V akci!
Větší reaktory z trirred skla, např. pro syntézu v roztokové fázi, lze samozřejmě snadno vybavit ultrazvukovými sondami (neboli sonotrodami nebo ultrazvukovými rohy) libovolné velikosti.
- Různé typy ultrasonicator
- Přímá a nepřímá sonikace
- Přesné ovládání intenzity
- Přesná regulace teploty
- kontinuální nebo pulzní ultrazvuk
- chytré funkce, programovatelná zařízení
- K dispozici pro libovolný svazek
- Lineární škálovatelnost
Kontaktujte nás! / Zeptejte se nás!
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro míchání aplikací, disperze, emulgaci a extrakci v laboratorním, pilotním a průmyslovém měřítku.
Literatura / 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.
Fakta, která stojí za to vědět
Peptidy
Peptidy jsou sloučeniny, kde je více aminokyselin spojeno amidovými vazbami, tzv. peptidovými vazbami. Při vazbě ve složitých strukturách – Obvykle se skládají z 50 nebo více aminokyselin -, tyto velké peptidové struktury se nazývají proteiny. Peptidy jsou základním stavebním kamenem života a v těle plní řadu funkcí.
syntéza peptidů
V organické chemii, molekulární biologii a vědách o živé přírodě je syntéza peptidů proces produkce peptidů. Peptidy jsou chemicky syntetizovány kondenzační reakcí karboxylové skupiny jedné aminokyseliny na aminoskupinu jiné aminokyseliny. Strategie ochranných skupin (také ochranných skupin) se obvykle používají, aby se zabránilo nežádoucím vedlejším reakcím s různými postranními řetězci aminokyselin.
Chemická syntéza (in-vitro) peptidů nejčastěji začíná spojením karboxylové skupiny příchozí aminokyseliny (C-konec) s N-koncem rostoucího peptidového řetězce. Na rozdíl od této syntézy C-to-N probíhá přirozená proteinová biosyntéza dlouhých peptidů v živých organismech v opačném směru. To znamená, že při biosyntéze je N-konec příchozí aminokyseliny spojen s C-koncem proteinového řetězce (N-to-C).
Většina výzkumných a vývojových protokolů pro syntézu peptidů je založena na metodách v pevné fázi, zatímco metody syntézy v roztokové fázi lze nalézt ve velkokapacitní průmyslové výrobě peptidů.
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratoř k průmyslová velikost.