Peptiidide süntees on tehtud tõhusaks ultrahelitöötluse abil
Tahkefaasiline peptiidide süntees (SPPS) on tavaline meetod peptiidide sünteesiks. Ultraheli on usaldusväärne vahend tahke faasi peptiidide sünteesi intensiivistamiseks, mille tulemuseks on suurem saagikus, parem puhtus, rassiseerumine ja oluliselt kiirendatud reaktsioonikiirus. Hielscher Ultrasonics pakub erinevaid ultraheli lahendusi peptiidide sünteesiks, lõhustamiseks ja lahustamiseks.
Ultraheli peptiidi süntees
Ultraheli kasutatakse juba laialdaselt orgaanilise sünteesi intensiivistava meetodina ja see on hästi tuntud oma eeliste poolest, nagu drastiliselt vähenenud reaktsiooniajad, kõrgemad saagised, vähem kõrvalsaadusi, radade algatamine, mida ei olnud võimalik muul viisil saavutada, ja / või parem selektiivsus. Samuti on võimalik saada suurt kasu, kui ultrahelitöötlus on seotud peptiidide sünteesi reaktsioonidega. Uurimistulemused on näidanud, et ultraheli abil peptiidide süntees saavutab kõrge puhtusastmega peptiidide optimeeritud saagise ilma ratsemiseerimiseta lühikese reaktsiooniaja jooksul.
- Kõrge peptiidide saagikus
- Oluliselt kiirem süntees
- Kõrgem peptiidi puhtus
- Ei mingit võiduajamist
- Erinevate peptiidide paralleelne süntees
- Lineaarne, skaleeritav mis tahes mahule
Ultraheli kuppel mitme reaktori anuma ühtlaseks ultrahelitöötluseks peptiidide sünteesi parandamiseks.
Graafik, mis näitab Merrifieldi tahkefaasilise peptiidi sünteesi. Ultraheli kasutatakse sünteesireaktsiooni edendamiseks ja suurendamiseks, samuti sünteesitud peptiidide lõhustamiseks vaigust.
Graafik: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)
Tahke faasi peptiidi süntees paranes ultraheliga
Tahkefaasiline peptiidide süntees (SPPS) on keemiline reaktsioon, mis võimaldab peptiidahela kokkupanekut aminohapete derivaatide järjestikuste reaktsioonide kaudu lahustumatule poorsele toele. Kuid traditsiooniline tahkefaasiline peptiidide süntees on suhteliselt ebaefektiivne ja aeglane protsess. Seetõttu on peptiidide sünteesi ultraheli intensiivistamine kõrgelt hinnatud vahend peptiidide tõhusamaks ja kiiremaks sünteesiks.
(2021) võrdles "klassikalist" fluorenüülmetoksükarbonüüli (Fmoc)-tahke faasi peptiidi sünteesi (SPPS) ultraheliga (USA) toetatud SPPS-iga, mis põhineb kolme peptiidi valmistamisel, nimelt fibroblastide kasvufaktori retseptor 3(FGFR3)-spetsiifiline peptiid Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) ja uudsed peptiidid Pep2 (RQMATADEA-NH2) ja Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2).
USA abiga SPPS põhjustas peptiidide kokkupanekus 14-kordse (Pep1) ja 4-kordse ajalise vähenemise (Pep2) võrreldes "klassikalise" meetodiga. Huvitav on see, et ultraheli abil SPPS andis Pep1 kõrgema puhtusastmega (82%) kui "klassikaline" SPPS (73%). Märkimisväärne ajaline vähenemine koos saavutatud kõrge toorpeptiidi puhtusega ajendas uurimisrühma rakendama USA abil SPPS-i suurele peptiidile Pep3, millel on suur hulk hüdrofoobseid aminohappeid ja homooligo-järjestusi. Tähelepanuväärne on see, et selle 25-meerse peptiidi süntees saavutati vähem kui 6 tunni (347 min) jooksul mõõduka puhtusega (umbes 49%).
Kiirem peptiidide süntees tahkefaasilise peptiidi sünteesi kaudu, kasutades ultraheli agitatsiooni.
(Uuring ja analüüs: Wołczański et al., 2019)
(2019) viis läbi ka põhjaliku uuringu ultraheli mõju kohta Fmoc-põhisele tahkefaasilise peptiidi sünteesile, mis võimaldas sünteesida erinevaid bioloogiliselt aktiivseid peptiide (kuni 44-mer), säästes märkimisväärselt materjali ja reaktsiooniaega. Nad näitasid, et ultraheliuuring ei süvendanud peamisi kõrvalreaktsioone ja parandas peptiidide sünteesi, millel oli “rasked järjestused”, asetades ultraheli reklaamitud tahkefaasilise peptiidi sünteesi (US-SPPS) praeguste ülitõhusate peptiidsünteetiliste strateegiate hulka.
Suure jõudlusega süsteemide kättesaadavus peptiidide ultraheli (helilise) sünteesi jaoks võimaldab oluliselt parandada sünteesikiirust ja suurendada toorainete puhtust. (vrd Wołczański et al., 2019)
Rassiseerumise uurimine. Mudelite oluliste 1H NMR spektrite võrdlus peptiidid, mis sünteesitakse käsitsi, kasutades klassikalist lähenemist toatemperatuuril vs ultraheli meetodit kõrgemal temperatuuril. Tema ja Cys α-prootonite ja Acm-i metüleenrühma (vasakpoolsed paneelid), Val ɣ-metüülprootonite (parempoolsed paneelid) keemilised nihked näitavad, et ultrahelitöötlus 70 ° C juures ei põhjusta ratsemist.
(Uuring ja analüüs: Wołczański et al., 2019)
Peptiidide ultraheli lõhustamine
Pärast tahkefaasilist peptiidide sünteesi (SPPS) tuleb polümeersetest vaikudest lõhustada sünteesitud peptiidid. Seda sammu nimetatakse ka deprotekteerimiseks. Kui võrreldakse vaigust peptiidide lõhustamise tavalist raputamist ja ultraheli, nõuab raputamismeetod umbes 1 tund, samas kui ultraheli lõhustamist saab teostada 15 kuni 20 minutiga. Ultraheli peptiidi lõhustamist saab rakendada kaitstud aminohapete ja peptiidide lõhustamiseks, mis on seotud polüstüreenvaikudega bensüülestersidemete kaudu.
Peptiidide ultraheli lõhustamine polüstüreenvaigust annab kiire protseduuri käigus kõrge puhtusastmega, ilma ratsemiseerimiseta, peptiidide suure saagise.
(uurimus ja graafik: ©Anuradha ja Ravindranath, 1995)
Ultraheli segatud reaktor paremaks ja kiirendatud peptiidide sünteesiks. Pildil on ultrasonikaator UP200St segatud klaasreaktoris.
Hielscher Ultrasonics pakub erinevaid ultraheli lahendusi otseseks ja kaudseks ultrahelitöötluseks. Võimas ja täpselt kontrollitav ultraheli protsessorid annavad reaktsioonianumale täpselt õige koguse ultraheli energiat. Kas kasutate sünteesianumana süstlaid, torusid, mitme kaevuga plaate või klaasreaktoreid, pakub Hielscher Ultrasonics teie peptiidirakenduse jaoks kõige sobivamat ultrasonikaatorit.
- kohandatud peptiidid
- suuremahuline peptiidide tootmine
- peptiidide raamatukogud
Paljud peptiidsünteesid viiakse läbi süstaldes (nt friteeritud süstlareaktorites). Hielscheri ultraheli süstla segisti sonikeerib peptiidilahuse, ühendades ultraheli lained läbi süstla seina vedelikku. Ultraheli süstla segisti on üks populaarsemaid ultraheli lahendusi peptiidide ultraheli abil sünteesiks.
Ultraheli kuppel on sobiv vahend kuni 5 reaktoranuma sonikeerimiseks, samas kui VialTweeter mahutab kuni kümme reaktsioonitoru pluss lisaks viis suuremat anumat klambriga lisaseadme kaudu.
Teiste reaktoritüüpide puhul, nagu Merrifieldi või Kamyszi tahkefaasiline reaktor ja muud polüpropüleenist või borosilikaatanumad / reaktorid, pakub Hielscher kohandatud klambriga ultraheli süsteeme kaudseks ultrahelitöötluseks.
Tahkefaasilise peptiidi sünteesiks mitmekihilistes / mikrotiiterplaatides on UIP400MTP ideaalne seade. Ultraheli kavitatsioon on kaudselt ühendatud ühtlaselt arvukatesse prooviaukudesse parema massiülekande ja sünteesireaktsiooni jaoks. Vaadake allolevat videot, et näha UIP400MTP tegevuses!
Muidugi saab suuremaid strirred klaasreaktoreid, nt lahendusfaasi sünteesiks, hõlpsasti varustada mis tahes suurusega ultraheli sondidega (ehk sonotroodid või ultraheli sarved).
- erinevad ultrasonikaatori tüübid
- otsene ja kaudne ultrahelitöötlus
- täpne intensiivsuse reguleerimine
- täpne temperatuuri reguleerimine
- pidev või impulss-ultraheli
- nutikad funktsioonid, programmeeritavad seadmed
- saadaval mis tahes mahu jaoks
- lineaarne mastaapsus
Võta meiega ühendust! / Küsi meilt!
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid rakenduste segamiseks, hajutamiseks, emulgeerimiseks ja ekstraheerimiseks laboris, piloot- ja tööstuslikus mastaabis.
Kirjandus / Viited
- 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.
Faktid, mida tasub teada
Peptiide
Peptiidid on ühendid, kus amiidsidemete, nn peptiidsidemete kaudu on seotud mitu aminohapet. Kui see on seotud keerukate struktuuridega – koosneb tavaliselt 50 või enamast aminohappest - neid suuri peptiidstruktuure nimetatakse valkudeks. Peptiidid on elu oluline ehituskivi ja täidavad kehas mitmeid funktsioone.
peptiidi süntees
Orgaanilises keemias, molekulaarbioloogias ja eluteaduses on peptiidide süntees peptiidide tootmise protsess. Peptiidid sünteesitakse keemiliselt ühe aminohappe karboksüülrühma kondensatsioonireaktsiooni kaudu teise aminohappe aminorühma. Rühmade (ka kaitserühmade) kaitsmise strateegiaid kasutatakse tavaliselt selleks, et vältida soovimatuid kõrvalreaktsioone erinevate aminohapete kõrvalahelatega.
Keemiline (in vitro) peptiidide süntees algab kõige sagedamini sissetuleva aminohappe (C-terminus) karboksüülrühma sidumisega kasvava peptiidahela N-otsaga. Vastupidiselt sellele C-N sünteesile toimub elusorganismides pikkade peptiidide loomulik valgu biosüntees vastupidises suunas. See tähendab, et biosünteesis on sissetuleva aminohappe N-ots seotud valguahela C-otsaga (N-to-C).
Enamik peptiidide sünteesi uurimis- ja arendusprotokolle põhineb tahkefaasilistel meetoditel, samas kui peptiidide suuremahulises tööstuslikus tootmises võib leida lahendusfaasi sünteesimeetodeid.
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates Lab kuni tööstuslik suurus.