סינתזת פפטיד הופכת ליעילה באמצעות סוניקציה
סינתזת פפטיד בשלב מוצק (SPPS) היא השיטה הנפוצה לסינתזה פפטידית. אולטרסוניקציה היא כלי אמין להגברת סינתזת פפטידי הפאזה המוצקה וכתוצאה מכך יבולים גבוהים יותר, טוהר משופר, ללא רצמיזציה ומהירות תגובה מואצת משמעותית. Hielscher Ultrasonics מציעה פתרונות קוליים שונים עבור סינתזת פפטידים, מחשוף, המסה.
סינתזת פפטיד קולי
אולטרסוניקציה כבר מיושמת באופן נרחב כשיטה מעצימה בסינתזה אורגנית והיא ידועה ביתרונותיה כגון זמני תגובה מופחתים באופן דרסטי, תפוקות גבוהות יותר, פחות תוצרי לוואי, ייזום מסלולים, שלא ניתן היה להשיג בדרכים אחרות, ו / או סלקטיביות טובה יותר. יתרונות גדולים ניתן להשיג גם, כאשר סוניקציה הוא מצומד לתוך תגובות סינתזה פפטידים. תוצאות המחקר הוכיחו כי סינתזת פפטידים בסיוע אולטרה-סאונד משיגה תפוקה אופטימלית של פפטידים בעלי טוהר גבוה, ללא רצמיזציה בזמן תגובה קצר.
- תשואות פפטידים גבוהות
- סינתזה מהירה משמעותית
- טוהר פפטידי גבוה יותר
- ללא גזע
- סינתזה מקבילה של פפטידים שונים
- ניתן להרחבה ליניארית לכל אמצעי אחסון
קופורן קולי לסוניקציה אחידה של מספר כלי כור לשיפור סינתזת הפפטידים.
גרפיקה המדגימה את סינתזת הפפטיד הפאזה המוצקה של מריפילד. Ultrasonication משמש כדי לקדם ולשפר את תגובת הסינתזה, כמו גם עבור מחשוף של פפטידים מסונתז מן השרף.
גרפיקה: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)
סינתזת פפטיד בשלב מוצק משופרת עם אולטרסאונד
סינתזת פפטיד שלב מוצק (SPPS) היא תגובה כימית המאפשרת הרכבה של שרשרת פפטיד באמצעות תגובות עוקבות של נגזרות חומצות אמינו על תמיכה נקבובית בלתי מסיסה. עם זאת, סינתזת הפפטיד המסורתית בשלב מוצק היא תהליך איטי ולא יעיל יחסית. לכן, העצמה על-קולית של סינתזת פפטידים היא כלי נחשב ביותר לסינתזה יעילה ומהירה יותר של פפטידים.
Silva et al. (2021) השוו סינתזת פפטיד פאזה מוצקה (SPPS) פלואורניל-מתוקסיקרבוניל (Fmoc) עם SPPS בסיוע אולטרסאונד (US) בהתבסס על הכנת שלושה פפטידים, כלומר קולטן גורם גדילה פיברובלסט 3(FGFR3)-פפטיד ספציפי Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) והפפטידים החדשים Pep2 (RQMATADEA-NH2) ו- Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2).
SPPS בסיוע ארה"ב הוביל להפחתת זמן של פי 14 (Pep1) ופי 4 (Pep2) בהרכבת פפטיד בהשוואה לשיטה "הקלאסית". מעניין לציין כי SPPS בסיוע אולטרסאונד הניב Pep1 בטוהר גבוה יותר (82%) מאשר SPPS "קלאסי" (73%). הפחתת הזמן המשמעותית בשילוב עם טוהר פפטיד גולמי גבוה שהושג הניעה את צוות המחקר ליישם SPPS בסיוע ארה"ב על פפטיד גדול Pep3, אשר מציג מספר גבוה של חומצות אמינו הידרופוביות ורצפי הומוליגו. למרבה הפלא, הסינתזה של פפטיד זה של 25 מר הושגה תוך פחות מ -6 שעות (347 דקות) בטוהר בינוני (כ -49%).
סינתזת פפטיד מהירה יותר באמצעות סינתזת פפטיד בפאזה מוצקה באמצעות תסיסה קולית.
(מחקר וניתוח: Wołczański et al., 2019)
Merlino et al. (2019) ערכו גם מחקר מקיף על ההשפעות העל-קוליות על סינתזת פפטיד בשלב מוצק מבוסס Fmoc, אשר איפשר סינתזה של פפטידים פעילים ביולוגית שונים (עד 44-mer), עם חיסכון יוצא דופן של חומר וזמן תגובה. הם הראו כי אולטרה-סוניקציה לא החמירה את תגובות הלוואי העיקריות ושיפרה את הסינתזה של פפטידים שניחנו ב “רצפים קשים”הצבת סינתזת הפפטיד בשלב מוצק המקודמת באולטרסאונד (US-SPPS) בין האסטרטגיות הסינתטיות הפפטידיות היעילות ביותר הנוכחיות.,
הזמינות של מערכות בעלות ביצועים גבוהים לסינתזה קולית (סונית) של פפטידים מאפשרת שיפור משמעותי בקצב הסינתזה והגדלת טוהר מוצרי הגלם. (ראה: Wołczański et al., 2019)
חקירת הגזע. השוואה בין ספקטרום NMR משמעותי של 1H של פפטידים מסונתזים ידנית בגישה הקלאסית בטמפרטורת החדר לעומת השיטה העל-קולית בטמפרטורה גבוהה. שינויים כימיים של פרוטוני α שלו ושל Cys וקבוצת מתילן של Acm (פאנלים שמאליים), פרוטוני ɣ-methyl של Val (פאנלים ימניים) מראים כי סוניקציה ב-70°C אינה גורמת לרצמיזציה.
(מחקר וניתוח: Wołczański et al., 2019)
מחשוף קולי של פפטידים
לאחר סינתזת פפטיד בשלב מוצק (SPPS), יש לנתק פפטידים מסונתזים מהשרפים הפולימריים. שלב זה ידוע גם בשם deprotection. כאשר משווים טלטול ואולטרה-סוניקציה נפוצים למחשוף פפטידי משרף שיטת הניעור דורשת כשעה, בעוד ששבירה אולטראסונית יכולה להתבצע תוך 15 עד 20 דקות. ניתן להחיל את המחשוף הפפטידי העל-קולי על המחשוף של חומצות אמינו ופפטידים מוגנים הקשורים לשרפים פוליסטירן באמצעות קשרי אסטר בנזיליים.
מחשוף אולטראסוני של פפטידים משרף פוליסטירן נותן תשואות גבוהות של פפטידים בטוהר גבוה, ללא racemization, בתוך הליך מהיר.
(מחקר וגרפיקה: ©Anuradha and Ravindranath, 1995)
כור נסער אולטרה-סאונד לסינתזה פפטידית משופרת ומואצת. התמונה מציגה את אולטרסוניקטור UP200St בכור זכוכית מעורבב.
Hielscher Ultrasonics מציעה פתרונות קוליים שונים עבור סוניקציה ישירה ועקיפה. מעבדים קוליים חזקים וניתנים לשליטה מדויקת מספקים בדיוק את הכמות הנכונה של אנרגיית אולטרסאונד לכלי התגובה. בין אם אתה משתמש מזרקים, צינורות, צלחות מרובות באר, או כורי זכוכית כמו כלי סינתזה, Hielscher Ultrasonics מציעה את Ultrasonicator המתאים ביותר עבור היישום פפטיד שלך.
- פפטידים בהתאמה אישית
- ייצור פפטידים בקנה מידה גדול
- ספריות פפטידים
סינתזות פפטידים רבות מבוצעות במזרקים (למשל, כורי מזרקים מפוצצים). תועמל המזרק העל-קולי של Hielscher משמיע את תמיסת הפפטיד המצמידה את גלי האולטרסאונד דרך דופן המזרק לתוך הנוזל. תועמל המזרק העל-קולי הוא אחד הפתרונות האולטרסוניים הפופולריים ביותר לסינתזה בסיוע אולטרה-סאונד של פפטידים.
הקופורן העל-קולי הוא כלי מתאים לסניק עד 5 כלי כור, בעוד שה-VialTweeter יכול להחזיק עד עשרה צינורות תגובה ועוד חמישה כלי גדול יותר באמצעות אביזר מהדק.
עבור סוגי כורים אחרים כגון כור שלב מוצק מריפילד או Kamysz וכלי פוליפרופילן או בורוסיליקט אחרים / כורים, Hielscher מציעה מערכות קוליות מהדק בהתאמה אישית עבור סוניקציה עקיפה.
עבור סינתזת פפטיד פאזה מוצקה בלוחות multiwell / microtiter, UIP400MTP הוא המכשיר האידיאלי. קוויטציה על-קולית מצומדת בעקיפין באופן אחיד לבארות הדגימה הרבות לצורך העברת מסה מעולה ותגובת סינתזה. צפה בסרטון הבא כדי לראות את UIP400MTP בפעולה!
כמובן, כורי זכוכית מחוספסים גדולים יותר, למשל לסינתזה בשלב התמיסה, יכולים להיות מצוידים בקלות בבדיקות על-קוליות (המכונות סונטרודים או קרניים על-קוליות) בכל גודל.
- סוגים שונים ultrasonicator
- סוניקציה ישירה ועקיפה
- בקרת עוצמה מדויקת
- בקרת טמפרטורה מדויקת
- אולטרסאונד רציף או פועם
- תכונות חכמות, מכשירים הניתנים לתכנות
- זמין לכל אמצעי אחסון
- מדרגיות ליניארית
צרו קשר! / שאל אותנו!
Hielscher Ultrasonics מייצרת הומוגנייזרים קוליים בעלי ביצועים גבוהים לערבוב יישומים, פיזור, תחליב וחילוץ בקנה מידה מעבדתי, פיילוט ותעשייתי.
ספרות / מקורות
- 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.
עובדות שכדאי לדעת
פפטידים
פפטידים הם תרכובות שבהן חומצות אמינו מרובות מקושרות באמצעות קשרי אמיד, מה שנקרא קשרים פפטידיים. כאשר הם כרוכים במבנים מורכבים – מבנים פפטידים גדולים אלה, המורכבים בדרך כלל מ-50 חומצות אמינו או יותר, נקראים חלבונים. פפטידים הם אבן בניין חיונית של החיים וממלאים תפקידים רבים בגוף.
סינתזת פפטיד
בכימיה אורגנית, ביולוגיה מולקולרית ומדעי החיים, סינתזת פפטידים היא תהליך של ייצור פפטידים. פפטידים מסונתזים כימית באמצעות תגובת עיבוי של קבוצת קרבוקסיל של חומצת אמינו אחת לקבוצת האמינו של חומצת אמינו אחרת. קבוצות הגנה (גם קבוצות הגנה) אסטרטגיות משמשות בדרך כלל על מנת למנוע תגובות לוואי לא רצויות עם שרשראות הצד השונות של חומצות אמינו.
סינתזת פפטיד כימית (in-vitro) מתחילה לרוב על ידי צימוד קבוצת הקרבוקסיל של חומצת האמינו הנכנסת (C-terminus) למסוף N של שרשרת הפפטידים. בניגוד לסינתזה זו של C-to-N, ביוסינתזה טבעית של חלבונים של פפטידים ארוכים באורגניזמים חיים מתרחשת בכיוון ההפוך. משמעות הדבר היא כי בביוסינתזה, N-terminus של חומצת האמינו הנכנסת מקושר C-terminus של שרשרת החלבונים (N-to-C).
רוב פרוטוקולי המחקר והפיתוח לסינתזה של פפטידים מבוססים על שיטות שלב מוצק, בעוד שניתן למצוא שיטות סינתזה בשלב התמיסה בייצור תעשייתי בקנה מידה גדול של פפטידים.
Hielscher Ultrasonics מייצרת הומוגנייזרים קוליים בעלי ביצועים גבוהים מ המעבדה ל גודל תעשייתי.