超音波処理を使用して効率的に作られたペプチド合成
固相ペプチド合成(SPPS)は、ペプチド合成の一般的な方法です。超音波処理は、固相ペプチド合成を強化するための信頼性の高いツールであり、その結果、より高い収率、改善された純度、ラセミ化がなく、反応速度が大幅に加速されます。ヒールシャー超音波は、ペプチド合成、切断、および溶解のための様々な超音波ソリューションを提供しています。
超音波ペプチド合成
超音波処理は、有機合成の強化方法としてすでに広く適用されており、反応時間の大幅な短縮、高収率、副生成物の減少、他の方法では達成できなかった経路の開始、および/またはより良い選択性などの利点でよく知られています。超音波処理がペプチド合成反応に結合すると、大きな利益も得られる。研究結果は、超音波支援ペプチド合成が、短い反応時間内でラセミ化することなく、高純度のペプチドの最適化された収率を達成することを実証している。
- 高いペプチド収量
- 合成の大幅な高速化
- ペプチド純度の向上
- ラセミ化なし
- 各種ペプチドの並行合成
- 任意のボリュームにスケーラブルなリニア
ペプチド合成を改善するためのいくつかの反応器容器の均一な超音波処理のための超音波カップホーン。
Merrifield固相ペプチド合成を示す図。超音波処理は、合成反応を促進し強化するため、ならびに樹脂から合成されたペプチドの切断に使用される。
超音波による固相ペプチド合成の改善
固相ペプチド合成(SPPS)は、不溶性の多孔質支持体上でアミノ酸誘導体が連続的に反応することにより、ペプチド鎖の集合を可能にする化学反応です。しかし、従来の固相ペプチド合成は比較的非効率的で時間のかかるプロセスです。したがって、ペプチド合成の超音波強化は、ペプチドのより効果的で迅速な合成のための高く評価されているツールです。
Silva et al. (2021) の比較 “クラシック” 3つのペプチド、すなわち線維芽細胞成長因子受容体3(FGFR3)特異的ペプチドPep1(VSPPLTLGQLLS-NH2)および新規ペプチドPep2(RQMATADEA-NH2)およびPep3(AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2)の調製に基づく超音波(US)支援SPPSによるフルオレニルメトキシカルボニル(Fmoc)固相ペプチド合成(SPPS)。
米国支援のSPPSは、ペプチドアセンブリの14倍(Pep1)および4倍の時間短縮(Pep2)をもたらしました。 “クラシック” 方式。興味深いことに、超音波支援SPPSは、Pep1を1000年未満よりも高純度(82%)で得られました。 “クラシック” SPPS(73%)。大幅な時間短縮と高い粗ペプチド純度の達成により、研究チームは、疎水性アミノ酸とホモオリゴ配列を多く示す大きなペプチドPep3に米国支援SPPSを適用することになりました。驚くべきことに、この25量体ペプチドの合成は、中程度の純度(約49%)で6時間未満(347分)で達成されました。
超音波撹拌を用いた固相ペプチド合成によるペプチド合成の迅速化。
Merlinoら(2019)はまた、Fmocベースの固相ペプチド合成に対する超音波効果の包括的な研究を実施し、これにより、材料および反応時間の大幅な節約で、異なる生物学的に活性なペプチド(最大44-mer)の合成を可能にしました。彼らは、超音波処理が主要な副反応を悪化させず、ペプチドの合成を改善したことを示しました。 “難しいシーケンス”、超音波で促進された固相ペプチド合成(US-SPPS)を現在の高効率ペプチド合成戦略の中に置く。
ペプチドの超音波(音響)合成のための高性能システムの利用可能性は、大幅に改善された合成速度と生製品の純度の増加を可能にする。(cf. Wołczański et al., 2019)
ラセミ化の調査。室温で古典的なアプローチを使用して手動で合成したモデルペプチドと高温で超音波法を使用して合成したモデルペプチドの重要な1H NMRスペクトルの比較。HisとCysのα-プロトンとAcmのメチレン基(左のパネル)、Valのɣ-メチルプロトン(右のパネル)の化学シフトは、70°Cでの超音波処理がラセミ化を引き起こさないことを示しています。
ペプチドの超音波切断
固相ペプチド合成(SPPS)後、合成されたペプチドは高分子樹脂から切断する必要があります。この手順は、保護解除とも呼ばれます。樹脂からのペプチド切断の一般的な振とうと超音波処理を比較すると、振とう法は約1時間かかりますが、超音波切断は15〜20分で達成できます。超音波ペプチド切断は、ベンジル酸エステル結合を介してポリスチレン樹脂に結合した保護されたアミノ酸およびペプチドの切断に適用することができる。
ポリスチレン樹脂からのペプチドの超音波切断は、迅速な手順内で、ラセミ化せずに高純度でペプチドの高収率を与える。
ペプチド合成の改善および加速のための超音波攪拌反応器。写真はを示しています 超音波装置 UP200St 攪拌ガラス反応器で。
ヒールシャー超音波は、直接および間接の超音波処理のための様々な超音波溶液を提供しています。強力で正確に制御可能な超音波プロセッサは、反応容器に正確に適切な量の超音波エネルギーを供給します。あなたがシリンジ、チューブ、マルチウェルプレート、または合成容器としてガラス反応器を使用するかどうか、ヒールシャー超音波はあなたのペプチドアプリケーションに最適な超音波装置を提供します。
- カスタマイズされたペプチド
- 大規模なペプチド生産
- ペプチドライブラリー
多くのペプチド合成は、シリンジ(フリットシリンジリアクターなど)で行われます。ヒールシャーの超音波シリンジ攪拌機は、シリンジ壁を介して超音波を液体に結合するペプチド溶液を超音波処理します。超音波シリンジ攪拌機は、ペプチドの超音波支援合成のための最も人気のある超音波ソリューションの1つです。
超音波カップホーンは、最大5つの反応容器を超音波処理するのに適したツールですが、 VialTweeter クランプオンアクセサリを介して、最大10本の反応チューブに加えて5本の大きな容器を保持できます。
MerrifieldまたはKamysz固相反応器および他のポリプロピレンまたはホウケイ酸容器/反応器のような他の反応器タイプのために、ヒールシャーは間接超音波処理のためのカスタマイズされたクランプオン超音波システムを提供しています。
マルチウェル/マイクロタイタープレートでの固相ペプチド合成には、UIP400MTPが理想的なデバイスです。超音波キャビテーションは、優れた物質移動および合成反応のために、多数のサンプルウェルに間接的に均一に結合されます。以下のビデオを見て、 UIP400MTP アクションで!
もちろん、溶液相合成などの大型のストリールガラスリアクターには、任意のサイズの超音波プローブ(別名ソノトロードまたは超音波ホーン)を簡単に装備できます。
- さまざまな超音波装置
- 直接的および間接的な超音波処理
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- スマート機能、プログラマブルデバイス
- 任意のボリュームで利用可能
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ヒールシャー超音波は、実験室、パイロットおよび工業規模での混合アプリケーション、分散、乳化および抽出のための高性能超音波ホモジナイザーを製造しています。
文献/参考文献
- 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.
知っておく価値のある事実
ペプチド
ペプチドとは、複数のアミノ酸がアミド結合、いわゆるペプチド結合で結合している化合物です。複雑な構造にバインドされている場合 – 通常、50個以上のアミノ酸-からなるこれらの大きなペプチド構造は、タンパク質と呼ばれます。ペプチドは生命の不可欠な構成要素であり、体内で多くの機能を果たしています。
ペプチド合成
有機化学、分子生物学、生命科学では、ペプチド合成はペプチドを生成するプロセスです。ペプチドは、あるアミノ酸のカルボキシル基から別のアミノ酸のアミノ基への縮合反応によって化学合成されます。保護基(保護基も含む)戦略は、通常、さまざまなアミノ酸側鎖との望ましくない副反応を回避するために使用されます。
化学(in-vitro)ペプチド合成は、ほとんどの場合、入ってくるアミノ酸(C末端)のカルボキシル基を成長するペプチド鎖のN末端に結合することから始まります。このC-to-N合成とは対照的に、生体内の長鎖ペプチドの天然タンパク質生合成は逆方向に行われます。これは、生合成において、入ってくるアミノ酸のN末端がタンパク質鎖のC末端(N-to-C)に結合していることを意味します。
ペプチド合成のほとんどの研究開発プロトコルは固相法に基づいていますが、溶液相合成法はペプチドの大規模な工業生産に見られます。
