Պինդ-փուլ պեպտիդների սինթեզ – Ավելի արդյունավետ Sonication-ով
Պիպտիդների սինթեզը (SPPS) պեպտիդների սինթեզի ընդհանուր մեթոդն է: Ultrasonication-ը հուսալի գործիք է պինդ փուլային պեպտիդների սինթեզը ուժեղացնելու համար, ինչը հանգեցնում է ավելի բարձր եկամտաբերության, բարելավված մաքրության, ռասեմիզացիայի և ռեակցիայի զգալիորեն արագացված արագության: Hielscher Ultrasonics-ն առաջարկում է տարբեր ուլտրաձայնային լուծումներ պեպտիդների սինթեզի, ճեղքման և լուծարման համար:
Ուլտրաձայնային պինդ փուլային պեպտիդների սինթեզ
Ուլտրաձայնային ձևավորումն արդեն լայնորեն կիրառվում է որպես օրգանական սինթեզի ինտենսիվացման մեթոդ և հայտնի է իր առավելություններով, ինչպիսիք են արձագանքման ժամանակի կտրուկ կրճատումը, բարձր եկամտաբերությունը, պակաս կողմնակի արտադրանքները, ուղիների սկիզբը, որոնք հնարավոր չէ հասնել այլ եղանակներով և/կամ: ավելի լավ ընտրողականություն: Մեծ օգուտներ կարելի է ստանալ նաև, երբ sonication-ը միացվում է պեպտիդների սինթեզի ռեակցիաներին: Հետազոտության արդյունքները ցույց են տվել, որ ուլտրաձայնային օգնությամբ պեպտիդների սինթեզը հասնում է բարձր մաքրությամբ պեպտիդների օպտիմիզացված եկամտաբերության՝ առանց ռասեմիզացման կարճ արձագանքման ժամանակում:
- Պեպտիդների բարձր եկամտաբերություն
- Զգալիորեն ավելի արագ սինթեզ
- Պեպտիդների ավելի բարձր մաքրություն
- Ոչ ռասեմիզացիա
- Տարբեր պեպտիդների զուգահեռ սինթեզ
- Ընդարձակելի ցանկացած ծավալի
Պեպտիդների սինթեզի բարելավման համար մի քանի ռեակտորային անոթների միատեսակ հնչյունավորման համար:
Գրաֆիկ, որը ցույց է տալիս Մերրիֆիլդի պինդ փուլի պեպտիդների սինթեզը: Ուլտրաձայնացումն օգտագործվում է սինթեզի ռեակցիան խթանելու և ուժեղացնելու համար, ինչպես նաև խեժից սինթեզված պեպտիդների պառակտման համար:
Գրաֆիկա՝ ©Conejos-Sanchez et al., 2014)
| Ուսումնասիրել | Պեպտիդ(ներ) Ուսումնասիրված | Արձագանքման ժամանակը (դասական ընդդեմ ԱՄՆ-SPPS) | Հում մաքրություն (դասական ընդդեմ ԱՄՆ-SPPS) | Ռասեմիզացում և կողմնակի ռեակցիաներ | Հիմնական Takeaways |
|---|---|---|---|---|---|
| Վոլչանսկին և այլք: (2019) | Մետ-էնկեֆալին, UB33-43-OCam, TAT48-60-NH2, B2m58-69-NH2, ACP65-74-NH2, β-էնդորֆին | 600–1920 րոպե → 48–284 ր | 24,2–71,3% → 60,6–89,9% | Cys/His-ի համար ոչ մեկը չի դիտարկվել, նույնիսկ 70°C-ում | ~ 7–12 անգամ ավելի արագ սինթեզ; մաքրության հիմնական բարելավումներ, հատկապես ագրեգացման հակված հաջորդականությունների համար, ինչպիսին է TAT-ը: |
| Սիլվան և այլք: (2021) | Պեպ1 (12-մեր), Պեպ2 (9-մեր), Պեպ3 (25-մեր) | >3515/365 րոպե → ~250/85 րոպե (Պեպ1/Պեպ2); Պեպ3՝ 347 րոպե (Միացյալ Նահանգների համար միայն) | 73–84% → 72–82% (Պեպ1/Պեպ2) | Չի փորձարկվել; նշվել է Պեպ2-ի թեթև մաքրության անկում | Պեպ1-ի համար ժամանակի 14x կրճատում; կոպիտ բերումները զգալիորեն ավելացել են։ |
| Merlino և այլոց (2019) | Մոդելային պենտափեպտիդներ, մինչև 44-մերպեպտիդներ “դժվարին հաջորդականություններ” (Aβ 1-42, ACP 65-74) | 60 րոպե → 30 րոպե (մոդելային) | 84% → 93% (մոդելային); զգալիորեն բարձր է, քան ջերմային տաքացումը (~45°C) | Cys/His էնանտիոմերների համար նշանակալի աճ չկա | Շատ արդյունավետ է դժվար/հավաքվող հաջորդականությունների համար; թույլ է տալիս կրճատել reagent-ի ավելցուկը՝ պահպանելով բարձր մաքրությունը։ |
Պինդ փուլային պեպտիդների սինթեզը բարելավվել է ուլտրաձայնի միջոցով
Պինդ փուլի պեպտիդների սինթեզը (SPPS) քիմիական ռեակցիա է, որը թույլ է տալիս պեպտիդային շղթա հավաքել ամինաթթուների ածանցյալների հաջորդական ռեակցիաների միջոցով չլուծվող ծակոտկեն հենքի վրա: Այնուամենայնիվ, ավանդական պինդ փուլային պեպտիդների սինթեզը համեմատաբար անարդյունավետ և դանդաղ գործընթաց է: Հետևաբար, պեպտիդների սինթեզի ուլտրաձայնային ուժեղացումը բարձր գնահատված գործիք է պեպտիդների ավելի արդյունավետ և արագ սինթեզի համար:
Սիլվա և գործընկերները (2021) համեմատել են “քլասիկ” ֆլուրենիլմետոքսիքարբոնիլ (Fmoc)-կոշտ փուլով պեպտիդների սինթեզ (SPPS) ուլտրաձայնային (US)-օգնությամբ SPPS-ի հետ՝ հիման վրա պատրաստված երեք պեպտիդների, անվանապես ֆիբրոբլաստների աճի գործոն 3 (FGFR3)-սպեցիֆիկ պեպտիդ Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) և նոր պեպտիդների Pep2 (RQMATADEA-NH2) և Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2)։
Ուլտրաձայնային-օգնությամբ SPPS-ն պեպտիդների հավաքագրման դեպքում Pep1-ի համար 14-անգամ և Pep2-ի համար 4-անգամ կրճատել է վայրկյանները համեմատած “քլասիկ” մեթոդի հետ։ Հետաքրքիր է, որ ուլտրաձայնային-օգնությամբ SPPS-ն Pep1-ը ստացրեց ավելի բարձր մաքրությամբ (82%), քան “քլասիկ” SPPS (73%). Ժամանակի զգալի կրճատումը, որը զուգորդվում է չմշակված պեպտիդների բարձր մաքրության հետ, ստիպեց հետազոտական թիմին կիրառել ԱՄՆ-ի օժանդակությամբ SPPS խոշոր Pep3 պեպտիդին, որը ցուցադրում է մեծ քանակությամբ հիդրոֆոբ ամինաթթուներ և հոմոլիգո հաջորդականություններ: Հատկանշական է, որ այս 25-մեր պեպտիդի սինթեզը ձեռք է բերվել 6 ժամից պակաս (347 րոպե) ընթացքում՝ չափավոր մաքրությամբ (մոտ 49%):
Պեպտիդների ավելի արագ սինթեզ՝ պինդ ֆազային պեպտիդների սինթեզի միջոցով՝ օգտագործելով ուլտրաձայնային գրգռում:
(Ուսումնասիրություն և վերլուծություն. Wołczański et al., 2019)
Merlino et al. (2019) նաև իրականացրեց ուլտրաձայնային ազդեցության համապարփակ ուսումնասիրություն Fmoc-ի վրա հիմնված պինդ փուլային պեպտիդների սինթեզի վրա, որը թույլ տվեց սինթեզել տարբեր կենսաբանական ակտիվ պեպտիդներ (մինչև 44-մեր), նյութի և ռեակցիայի ժամանակի զգալի խնայողությամբ: Նրանք ցույց տվեցին, որ ուլտրաձայնային ազդեցությունը չի սրում հիմնական կողմնակի ռեակցիաները և բարելավում է պեպտիդների սինթեզը, որոնք օժտված են “դժվարին հաջորդականություններ”, տեղադրելով ուլտրաձայնային եղանակով խթանված պինդ փուլային պեպտիդների սինթեզը (US-SPPS) ներկայիս բարձր արդյունավետ պեպտիդների սինթետիկ ռազմավարությունների շարքում:
Պեպտիդների ուլտրաձայնային (ձայնային) սինթեզի համար բարձր արդյունավետության համակարգերի առկայությունը թույլ է տալիս զգալիորեն բարելավել սինթեզի արագությունը և բարձրացնել հումքի մաքրությունը: (տես Wołczański et al., 2019)
Ռասեմիզացիայի հետաքննություն. Ձեռքով սինթեզված մոդելների պեպտիդների զգալի 1H NMR սպեկտրների համեմատությունը՝ օգտագործելով դասական մոտեցումը սենյակային ջերմաստիճանում ընդդեմ բարձր ջերմաստիճանի ուլտրաձայնային մեթոդի: His և Cys α-պրոտոնների և Acm-ի մեթիլենային խմբի (ձախ վահանակներ), ɣ-մեթիլային պրոտոնների Val (աջ վահանակներ) քիմիական տեղաշարժերը ցույց են տալիս, որ 70°C-ում հնչյունավորումը ռասեմիզացիա չի առաջացնում:
(Ուսումնասիրություն և վերլուծություն. Wołczański et al., 2019)
Պեպտիդների ուլտրաձայնային տրոհում
Կոշտ փուլային պեպտիդների սինթեզից (SPPS) հետո սինթեզված պեպտիդները պետք է կտրվեն պոլիմերային խեժերից: Այս քայլը հայտնի է նաև որպես ապապաշտպանություն: Երբ համեմատվում են խեժից պեպտիդների տարանջատման համար սովորական ցնցումները և ուլտրաձայնային աշխատանքը, թափահարման մեթոդը պահանջում է մոտ. 1 ժամ, մինչդեռ ուլտրաձայնային կտրվածքը կարող է իրականացվել 15-ից 20 րոպեում: Ուլտրաձայնային պեպտիդային ճեղքումը կարող է կիրառվել պաշտպանված ամինաթթուների և պեպտիդների բաժանման համար, որոնք կապված են պոլիստիրոլի խեժերի հետ բենզիլային էսթերային կապերի միջոցով:
Պեպտիդների ուլտրաձայնային տրոհումը պոլիստիրոլի խեժից տալիս է պեպտիդների բարձր բերքատվություն բարձր մաքրությամբ, առանց ռասեմիզացիայի, արագ ընթացակարգի ընթացքում:
(ուսումնական և գրաֆիկական՝ ©Anuradha and Ravindranath, 1995)
Ուլտրաձայնային հուզված ռեակտոր՝ պեպտիդների բարելավված և արագացված սինթեզի համար: Նկարը ցույց է տալիս ուլտրաձայնային սարք UP200St խառնված ապակե ռեակտորում:
Պեպտիդների սինթեզի բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային սարքեր
Hielscher Ultrasonics-ն առաջարկում է տարբեր ուլտրաձայնային լուծումներ ուղղակի և անուղղակի հնչյունավորման համար: Հզոր և ճշգրիտ կառավարելի ուլտրաձայնային պրոցեսորները ռեակցիոն նավին մատակարարում են ճիշտ քանակությամբ ուլտրաձայնային էներգիա: Անկախ նրանից, թե դուք օգտագործում եք ներարկիչներ, խողովակներ, բազմահոր թիթեղներ կամ ապակե ռեակտորներ որպես սինթեզի անոթ, Hielscher Ultrasonics-ն առաջարկում է ամենահարմար ուլտրաձայնային սարքը ձեր պեպտիդային կիրառման համար:
- հարմարեցված պեպտիդներ
- լայնածավալ պեպտիդների արտադրություն
- պեպտիդային գրադարաններ
Շատ պեպտիդային սինթեզներ կատարվում են ներարկիչներում (օրինակ՝ սրսկված ներարկիչների ռեակտորներ): Hielscher-ի ուլտրաձայնային ներարկիչի խառնիչը պեպտիդային լուծույթը զուգակցում է ուլտրաձայնային ալիքները ներարկիչի պատի միջով հեղուկի մեջ: Ուլտրաձայնային ներարկիչի խառնիչը ամենահայտնի ուլտրաձայնային լուծումներից է պեպտիդների ուլտրաձայնային օգնությամբ սինթեզի համար:
Ուլտրաձայնային գավաթը հարմար գործիք է մինչև 5 ռեակտորային անոթներ հնչյունավորելու համար, մինչդեռ VialTweeter-ը կարող է պահել մինչև տասը ռեակցիոն խողովակներ և լրացուցիչ հինգ ավելի մեծ անոթ՝ սեղմակով լրասարքի միջոցով:
Ռեակտորների այլ տեսակների համար, ինչպիսիք են Merrifield կամ Kamysz պինդ փուլային ռեակտորը և այլ պոլիպրոպիլենային կամ բորոսիլիկատային անոթներ և ռեակտորներ, Hielscher-ն առաջարկում է ձայնային սարքեր անուղղակի և ուղղակի ձայնագրման համար՝ հարմարեցված սեղմակով ամրացմամբ կամ եզրով:
Իհարկե, ավելի մեծ խառնված ապակե ռեակտորները, օրինակ. լուծույթի փուլային սինթեզի համար կարող է հեշտությամբ հագեցվել ցանկացած չափի ուլտրաձայնային զոնդերով (a.k.a. sonotrodes կամ ուլտրաձայնային եղջյուրներով):
- տարբեր տեսակի ուլտրաձայնային սարքեր
- ուղղակի և անուղղակի հնչյունավորում
- ճշգրիտ ինտենսիվության վերահսկում
- ճշգրիտ ջերմաստիճանի վերահսկում
- շարունակական կամ իմպուլսային ուլտրաձայնային հետազոտություն
- խելացի գործառույթներ, ծրագրավորվող սարքեր
- հասանելի է ցանկացած ծավալի համար
- գծային մասշտաբայնություն
Պինդ փուլային պեպտիդների սինթեզի համար բազմաբնակարան/միկրոտիտրային թիթեղներում UIP400MTP-ն իդեալական սարք է: Ուլտրաձայնային կավիտացիան անուղղակիորեն զուգակցվում է միատեսակ նմուշների բազմաթիվ հորերի մեջ՝ բարձր զանգվածի փոխանցման և սինթեզի ռեակցիայի համար: Դիտեք ստորև ներկայացված տեսանյութը՝ տեսնելու համար microplate sonicator UIP400MTP գործողության մեջ:
Կապ մեզ հետ: / Հարցրեք մեզ:
Hielscher Ultrasonics-ը արտադրում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր, փորձնական և արդյունաբերական մասշտաբով կիրառական կիրառությունների խառնուրդի, ցրման, էմուլսացման և արդյունահանման համար:
Փաստեր, որոնք արժե իմանալ ուլտրաձայնային պեպտիդների սինթեզի մասին
Ի՞նչ են պեպտիդները:
Պեպտիդները միացություններ են, որտեղ բազմաթիվ ամինաթթուներ կապված են ամիդային կապերի, այսպես կոչված, պեպտիդային կապերի միջոցով: Երբ կապված են բարդ կառույցներում – սովորաբար բաղկացած է 50 կամ ավելի ամինաթթուներից, այս մեծ պեպտիդային կառուցվածքները կոչվում են սպիտակուցներ: Պեպտիդները կյանքի հիմնական շինանյութն են և կատարում են բազմաթիվ գործառույթներ մարմնում:
Ինչպե՞ս է աշխատում պեպտիդների սինթեզը:
Օրգանական քիմիայի, մոլեկուլային կենսաբանության և կենսագիտության մեջ պեպտիդների սինթեզը պեպտիդների արտադրության գործընթացն է։ Պեպտիդները քիմիապես սինթեզվում են մեկ ամինաթթվի կարբոքսիլ խմբի խտացման ռեակցիայի միջոցով մեկ այլ ամինաթթվի ամինախմբին: Պաշտպանական խմբերի (նաև պաշտպանական խմբերի) ռազմավարությունները սովորաբար օգտագործվում են ամինաթթուների տարբեր կողային շղթաների հետ անցանկալի կողմնակի ռեակցիաներից խուսափելու համար:
Քիմիական (in-vitro) պեպտիդների սինթեզը ամենից հաճախ սկսվում է մուտքային ամինաթթվի (C-տերմինալ) կարբոքսիլ խումբը զուգակցելով աճող պեպտիդային շղթայի N-վերջին: Ի հակադրություն C-ից N սինթեզի, կենդանի օրգանիզմներում երկարատև պեպտիդների բնական սպիտակուցի կենսասինթեզը տեղի է ունենում հակառակ ուղղությամբ: Սա նշանակում է, որ կենսասինթեզի ժամանակ մուտքային ամինաթթվի N-վերջը կապված է սպիտակուցային շղթայի C-վերջին (N-ից C):
Պեպտիդների սինթեզի հետազոտության և զարգացման արձանագրությունների մեծ մասը հիմնված է պինդ փուլային մեթոդների վրա, մինչդեռ լուծույթի փուլային սինթեզի մեթոդները կարելի է գտնել պեպտիդների լայնածավալ արդյունաբերական արտադրության մեջ:
Ո՞րն է արվեստի ներկայիս վիճակը պեպտիդների սինթեզի մեջ:
SUS-SPPS (Sustainable Ultrasound-assisted SPPS) Ապացուցված է, որ գործընթացը նվազեցնում է ընդամենը երկու քայլ յուրաքանչյուր ցիկլի համար (համակցված միացում/փակում/ապապաշտպանություն + մեկ անգամ լվացում)՝ զգալիորեն նվազեցնելով լուծիչների սպառումը և ժամանակը: (տես Mottola et al., 2025)
Ուլտրաձայնային օգնությամբ TAPS համակցությունը զարգացող է և ցուցաբերել է հաջողություն ամբողջական սինթեզներում (օրինակ՝ լիպոբակտին) և ուսումնասիրվում է CDMO-ների կողմից API արտադրության համար։
Գտեք ուլտրաձայնային աջակցությամբ TAGGING պեպտիդների սինթեզի առավելությունները։
շարունակական մշակում ուսումնասիրվում է որպես հետագա բարելավում։ – Նկարագրվել են սիլիլացված tag-ով աջակցվող շարունակական մեկ-հատիկ սինթեզի հարթակներ։
Ենթատեսարանն շարժվում է դեպի կանաչ քիմիայի սկզբունքներ, որտեղ ուլտրաձայնը և TAPS-ը երկուսն էլ նպաստում են լուծիչի օգտագործման նվազեցմանը, ռեագենտի լիցքավորման նվազեցմանը և բարելավված կայունությանը։
Գրականություն / Հղումներ
- 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.
- Salvatore Mottola, Alessandra Del Bene, Vincenzo Mazzarella, Roberto Cutolo, Ida Boccino, Francesco Merlino, Sandro Cosconati, Salvatore Di Maro, Anna Messere (2015): Sustainable Ultrasound-Assisted Solid-Phase peptide synthesis (SUS-SPPS): Less Waste, more efficiency. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 114, 2025.
- 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.
Hielscher Ultrasonics-ը արտադրում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ լաբորատորիա դեպի արդյունաբերական չափս.