Peptidisynteesi on tehokas sonikaatiolla
Kiinteä faasin peptidisynteesi (SPPS) on yleinen menetelmä peptidisynteesille. Ultrasonication on luotettava työkalu kiinteän vaiheen peptidisynteesin tehostamiseksi, mikä johtaa korkeampiin saantoihin, parempaan puhtauteen, ei racemizationiin ja merkittävästi nopeutettuun reaktionopeuteen. Hielscher Ultrasonics tarjoaa erilaisia ultraääniratkaisuja peptidisynteesiin, pilkkomiseen ja liuottamiseen.
Ultraääni Peptidi Synteesi
Ultrasonicationia käytetään jo laajalti tehostavana menetelmänä orgaanisessa synteesissä, ja se tunnetaan eduistaan, kuten jyrkästi vähentyneistä reaktioajoista, suuremmista saantoista, vähemmän sivutuotteista, reittien käynnistämisestä, jota ei voitu saavuttaa muilla tavoin, ja / tai paremmasta valikoivuudesta. Suuria etuja voidaan saada myös, kun sonikaatio kytketään peptidisynteesireaktioihin. Tutkimustulokset ovat osoittaneet, että ultraäänellä avustettu peptidisynteesi saavuttaa optimoidun peptidien saannon, jolla on korkea puhtaus, ilman racemizationia lyhyessä reaktioajassa.
- Korkeat peptidisatot
- Huomattavasti nopeampi synteesi
- Parempi peptidien puhtaus
- Ei racemizationia
- Eri peptidien rinnakkaissynteesi
- Lineaarinen skaalautuva mihin tahansa äänenvoimakkuuteen
Ultraäänikuppihorn useiden reaktoriastioiden yhtenäiseen sonikaatioon peptidisynteesin parantamiseksi.
Grafiikka, joka esittelee Merrifieldin kiinteän faasin peptidisynteesiä. Ultrasonicationia käytetään synteesireaktion edistämiseen ja parantamiseen sekä syntetisoitujen peptidien pilkkomiseen hartsista.
Grafiikka: ©Conejos-Sanchez et ai., 2014)
Kiinteän vaiheen peptidisynteesi parani ultraäänellä
Kiinteäfaasi peptidisynteesi (SPPS) on kemiallinen reaktio, joka mahdollistaa peptidiketjun kokoamisen aminohappojohdannaisten peräkkäisten reaktioiden kautta liukenemattomalla huokoisella tuella. Perinteinen kiinteän vaiheen peptidisynteesi on kuitenkin suhteellisen tehoton ja hidas prosessi. Siksi peptidisynteesin ultraäänivahvistus on arvostettu työkalu peptidien tehokkaammalle ja nopeammalle synteesille.
Silva et al. (2021) vertasi "klassista" fluorenyylimetoaksikarbonyyliä (Fmoc)-kiinteän vaiheen peptidisynteesiä (SPPS) ultraäänellä (US) avusteiseen SPPS: ään, joka perustui kolmen peptidin, nimittäin fibroblastin kasvutekijäreseptorin 3(FGFR3) spesifiseen peptidipepteeni Pep1: een (VSPPLTLGQLLS-NH2) ja uusiin peptideihin Pep2 (RQMATADEA-NH2) ja Pep3: een (AAVALLPAVLLAPRQMATADEA-NH2).
Yhdysvaltain avustama SPPS johti 14-kertaiseen (Pep1) ja 4-kertaiseen ajan lyhennykseen (Pep2) peptidikokoonpanossa verrattuna "klassiseen" menetelmään. Mielenkiintoista on, että ultraääniavusteinen SPPS tuotti Pep1: n korkeammalla puhtaudella (82%) kuin "klassinen" SPPS (73%). Merkittävä ajanmenetys yhdistettynä korkeaan raaka peptidipuhtauteen sai tutkimusryhmän soveltamaan Yhdysvaltain avustamaa SPPS: ää suureen peptidi peptidiin Pep3, joka näyttää suuren määrän hydrofobisia aminohappoja ja homooligo-sekvenssejä. On huomattava, että tämän 25-merkillisen peptidin synteesi saavutettiin alle 6 tunnissa (347 min) kohtalaisessa puhtaudessa (noin 49%).
Nopeampi peptidisynteesi kiinteän vaiheen peptidisynteesin kautta ultraäänikiigitaatiolla.
(Tutkimus ja analyysi: Wołczański et ai., 2019)
Merlino et ai. (2019) suoritti myös kattavan tutkimuksen fmoc-pohjaisen kiinteän vaiheen peptidisynteesin ultraäänivaikutuksista, mikä mahdollisti erilaisten biologisesti aktiivisten peptidien (jopa 44-mer) synteesin merkittävällä materiaali- ja reaktioajan säästöillä. He osoittivat, että ultrasoniction ei pahentanut tärkeimpiä sivureaktioita ja parantanut peptidien synteesiä, joka oli “vaikeat sekvenssit”, asettamalla ultraäänellä mainostetun kiinteän vaiheen peptidisynteesin (US-SPPS) nykyisten tehokkaiden peptidi-synteettisten strategioiden joukkoon.
Peptidien ultraäänisynteesin (sonisen) synteesin korkean suorituskyvyn järjestelmien saatavuus mahdollistaa merkittävästi parantuneet synteesinopeudet ja raaka-aineiden puhtauden lisääntymisen. (vrt. Wołczański et al., 2019)
Rotusyrjinnän tutkinta. Sellaisten mallien merkittävien 1H NMR -spektrien vertailu, jotka on syntetisoitu manuaalisesti klassisella lähestymistavalla huoneenlämmössä vs. ultraäänimenetelmä kohonneessa lämpötilassa. Hänen ja Kysin kemialliset muutokset α protonit ja metyleeniryhmä Acm (vasen paneelit), Valin ɣ-metyyliprotonit (oikeat paneelit) osoittavat, että sonikaatio 70 ° C: ssa ei aiheuta racemizationia.
(Tutkimus ja analyysi: Wołczański et ai., 2019)
Peptidien ultraääni pilkkominen
Kiinteän vaiheen peptidisynteesin (SPPS) jälkeen syntetisoituja peptidejä on halkaistu polymeerihartseista. Tätä vaihetta kutsutaan myös suojauksen poistoksi. Kun verrataan peptidien pilkkoutumisen yleistä ravistelua ja ultrasonicationia hartsista, ravistusmenetelmä vaatii noin 1 tunnin, kun taas ultraääni pilkkominen voidaan suorittaa 15-20 minuutissa. Ultraäänipeptidi pilkkoutumista voidaan soveltaa suojattujen aminohappojen ja peptidien pilkkomiseen, jotka liittyvät polystyreenihartseihin bentsylic ester -sidosten kautta.
Peptidien ultraääni pilkkominen polystyreenihartsista antaa korkeat peptidien saannot erittäin puhtaudessa ilman racemizationia nopeassa menettelyssä.
(tutkimus ja grafiikka: ©Anuradha ja Ravindranath, 1995)
Ultraäänellä kiihtynyt reaktori parantaa ja nopeuttaa peptidisynteesiä. Kuvassa näkyy ultraääni UP200St sekoitetulla lasireaktorilla.
Hielscher Ultrasonics tarjoaa erilaisia ultraääniratkaisuja suoraan ja epäsuoraan sonikaatioon. Tehokkaat ja tarkasti ohjattavat ultraääniprosessorit toimittavat täsmälleen oikean määrän ultraäänienergiaa reaktioastiaan. Käytitpä sitten ruiskuja, putkia, monikaivolevyjä tai lasireaktoreita synteesiastiana, Hielscher Ultrasonics tarjoaa sopivimman ultraäänilaitteen peptidisovellukseesi.
- räätälöidyt peptidit
- laajamittainen peptidituotanto
- peptidikirjastot
Monet peptidisynteesit suoritetaan ruiskuissa (esim. fritted-ruiskureaktoreissa). Hielscherin ultraääniruiskun sekoitin sonikoi peptidiliuoksen, joka yhdistää ultraääniaallot ruiskun seinämän läpi nesteeseen. Ultraääniruiskun sekoitin on yksi suosituimmista ultraääniratkaisuista peptidien ultraäänellä avustetulle synteesille.
Ultraäänikuppihorn on sopiva työkalu jopa 5 reaktoriastian sonitioon, kun taas VialTweeter voi pitää jopa kymmenen reaktioputkea sekä lisäksi viisi suurempaa astiaa kiinnityksen lisävarusteen kautta.
Muille reaktorityypeille, kuten Merrifieldin tai Kamyszin kiinteävaihereaktorille ja muille polypropeeni- tai borosilikaattisäiliöille / reaktoreille, Hielscher tarjoaa räätälöityjä kiinnitys ultraäänijärjestelmiä epäsuoraa sonikaatiota varten.
Kiinteän vaiheen peptidisynteesiä varten multiwell / mikrotitterilevyissä UIP400MTP on ihanteellinen laite. Ultraääni kavitaatio kytketään epäsuorasti tasaisesti lukuisiin näytekaivoihin ylivoimaisen massansiirron ja synteesireaktion saavuttamiseksi. Katso alla oleva video nähdäksesi UIP400MTP-työkalu toiminnassa!
Tietenkin suuremmat strirred-lasireaktorit, esimerkiksi liuos-vaihesynteesiä varten, voidaan helposti varustaa minkä tahansa kokoisilla ultraäänimittapäillä (eli sonotrodeilla tai ultraäänisarvilla).
- erilaisia ultrasonicator-tyyppejä
- suora ja epäsuora sonikaatio
- tarkka voimakkuuden säätö
- tarkka lämpötilan säätö
- jatkuva tai pulssi ultraääni
- älykkäät ominaisuudet, ohjelmoitavat laitteet
- Käytettävissä missään asemassa
- lineaarinen skaalautuvuus
Ota meihin yhteyttä! / Kysy meiltä!
Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomygenisoijia sovellusten sekoittamiseen, dispersiointiin, emulgointiin ja uuttamiseen laboratoriossa, pilotissa ja teollisessa mittakaavassa.
Kirjallisuus / Referenssit
- 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.
Tosiasiat, jotka kannattaa tietää
Peptidejä
Peptidit ovat yhdisteitä, joissa useita aminohappoja yhdistetään amidisidosten, niin kutsuttujen peptidisidosten, kautta. Kun se on sidottu monimutkaisiin rakenteisiin – tyypillisesti koostuu 50 tai useammasta aminohaposta - näitä suuria peptidirakenteita kutsutaan proteiineiksi. Peptidit ovat olennainen elämän rakennuspalikka ja täyttävät lukuisia toimintoja kehossa.
Peptidisynteesi
Orgaanisessa kemiassa, molekyylibiologiassa ja biotieteessä peptidisynteesi on peptidien valmistusprosessi. Peptidejä syntetisoidaan kemiallisesti yhden aminohapon karboksyyliryhmän kondensaatioreaktiolla toisen aminohapon aminoryhmään. Suojaavia ryhmiä (myös suojaavia ryhmiä) koskevia strategioita käytetään yleensä ei-toivottujen sivureaktioiden välttämiseksi eri aminohappojen sivuketjujen kanssa.
Kemiallinen (in vitro) peptidisynteesi alkaa useimmiten kytkemällä tulevan aminohapon (C-terminus) karboksyyliryhmän kasvavan peptidiketjun N-päätepisteeseen. Toisin kuin tämä C-to-N-synteesi, elävien organismien pitkien peptidien luonnollinen proteiinibiosynteesi tapahtuu vastakkaiseen suuntaan. Tämä tarkoittaa, että biosynteesissä tulevan aminohapon N-pääteasema liittyy proteiiniketjun (N-to-C) C-päätepisteeseen.
Useimmat peptidisynteesin tutkimus- ja kehitysprotokollat perustuvat kiinteäfaasimenetelmiin, kun taas liuosvaiheen synteesimenetelmiä löytyy peptidien laajamittaisesta teollisesta tuotannosta.
Hielscher Ultrasonics valmistaa korkealaatuisia ultraäänihomygenisoijia laboratorio että teollisen koon mukaan.