ペプチド合成は、超音波処理を使用して効率的に作られました

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、より高い収率、改善された純度、ラセミ化なしおよび著しく加速された反応速度をもたらす固相ペプチド合成を強化するための信頼できるツールである。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、収率の向上、副産物の減少、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。大きな利点も得ることができます, 超音波処理がペプチド合成反応に結合されている場合.研究結果は、超音波支援ペプチド合成が、短い反応時間内に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。

超音波ペプチド合成の利点

高いペプチド収率
大幅に高速な合成
より高いペプチド純度
ラセミ化なし
各種ペプチドの並列合成
あらゆるボリュームに拡張可能なリニア

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、例えば、改善されたペプチド合成のための。

改善されたペプチド合成の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。

メリフィールド固相ペプチド合成の概略図は、超音波処理によって強化することができる。

メリフィールド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、増強するだけでなく、樹脂から合成ペプチドの切断のために使用されます。
グラフィック: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)

超音波で改善された固相ペプチド合成

固相ペプチド合成(SPPS)は、不溶性多孔性支持体上のアミノ酸誘導体の連続した反応を介してペプチド鎖の組み立てを可能にする化学反応である。しかしながら、従来の固相ペプチド合成は、比較的非効率的で遅いプロセスである。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ら(2021)は、3つのペプチド、すなわち線維芽細胞増殖因子受容体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)の調製に基づいて、「古典的な」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)を超音波(米国)支援SPPSと比較した。
米国支援SPPSは、「古典的な」方法と比較して、ペプチドアセンブリにおいて14倍(Pep1)および4倍の時間短縮(Pep2)をもたらした。興味深いことに、超音波支援SPPSは、「古典的な」SPPSよりも高い純度(82%)でPep1を産出した(73%)。高い粗ペプチド純度と組み合わせた大幅な時間短縮により、研究チームは、多数の疎水性アミノ酸およびホモオリゴ配列を表示する大型ペプチドPep3に米国支援SPPSを適用するよう促した。驚くべきことに、この25量体ペプチドの合成は、適度な純度(約49%)で6時間未満(347分)以内に達成された。

超音波固相ペプチド合成(US-SPPS)は、ラセミ化を防ぐペプチド合成のための有効な技術です。

超音波攪拌を用いた固相ペプチド合成によるより速いペプチド合成。
(研究と分析: Wołczański et al., 2019)

Merlino et al. (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行い、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、材料および反応時間を大幅に節約した。彼らは、超音波処理が主な副反応を悪化させず、恵まれたペプチドの合成を改善することを実証しました “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きます。

ペプチドの超音波(ソニカル)合成のための高性能システムの可用性は、大幅に改善された合成速度と生生成物の純度の増加を可能にします。(Wołczański et al., 2019参照)

超音波ペプチド合成は、ラセミ化が防止されている間、高純度のペプチドの高収率を与える。

ラセミ化の調査。室温での古典的なアプローチと高温での超音波法を使用して手動で合成されたモデルペプチドの有意な1H NMRスペクトルの比較。AskmのHisおよびCys α-プロトンおよびメチレン基(左パネル)、Valのɣ-メチルプロトン(右パネル)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る。
(研究と分析: Wołczański et al., 2019)

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ポリマー樹脂から切断されなければならない。このステップは、保護解除とも呼ばれます。樹脂からのペプチド切断のための一般的な振と超音波を比較すると、超音波切断は15〜20分で達成することができるのに対し、振とう方法は約1時間を必要とします。超音波ペプチド切断は、ベンジルエステル結合を介してポリスチレン樹脂に連結され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。

超音波切断は、ポリスチレン樹脂から合成ペプチドを分離するための迅速かつ信頼性の高い技術です。

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、ラセミ化することなく、高純度でペプチドの高収率を与える。
(研究とグラフィック:©アヌラーダとラヴィンドラナート、1995年)

改善され、加速されたペプチド合成のための超音波攪拌反応器。写真は、超音波処理器 UP200St 撹拌ガラス反応器中で。

ペプチド合成のための高性能超音波装置
ヒールシャー超音波は、直接および間接超音波処理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。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。合成容器としてシリンジ、チューブ、マルチウェルプレート、またはガラス反応器を使用するかどうかにかかわらず、ヒールシャー超音波は、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。

ヒールシャー超音波システムは、の合成に最適です

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

多くのペプチド合成は、シリンジ(例えば、フリットシリンジ反応器)において行われる。ヒールシャーの超音波シリンジ攪拌機は、液体にシリンジ壁を介して超音波を結合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一つです。
超音波カップホーンは、クランプオンアクセサリーを介して最大10本の反応管に加えてさらに5つの大きな容器を保持することができますが、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。
メリフィールドまたは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塩容器/反応器などの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の場合、UIP400MTPは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る。以下のビデオを見て、 UIP400MTP アクション中!
もちろん、溶液相合成用などのより大きなストライリングガラス反応器には、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)を簡単に装備することができます。

ペプチド合成のためのヒールシャー超音波装置の利点

様々な超音波装置の種類
直接および間接超音波処理
正確な強度制御
精密な温度制御
連続またはパルス超音波
スマート機能, プログラマブルデバイス
任意のボリュームに使用可能
リニアなスケーラビリティ

UIP400MTP超音波ホモジナイザーは、細胞溶解、DNA断片化、分散または均質化のためのマルチウェルプレートおよびマイクロ力価プレートを超音波処理することができます。

マルチウェルプレート超音波処理のためのUIP400MTP

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超音波高剪断ホモジナイザーは、実験室、ベンチトップ、パイロット、産業加工で使用されます。

ヒールシャー超音波は、ラボ、パイロット、工業規模でアプリケーション、分散、乳化および抽出を混合する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.

知る価値のある事実

ペプチド

ペプチドは、複数のアミノ酸がアミド結合、いわゆるペプチド結合を介して連結された化合物である。複雑な構造でバインドされている場合 – 典型的には50個以上のアミノ酸−からなり、これらの大きなペプチド構造はタンパク質と呼ばれる。ペプチドは生命の不可欠なビルディングブロックであり、体内の多くの機能を果たします。