მყარი ფაზის პეპტიდების სინთეზი – უფრო ეფექტური Sonication
მყარი ფაზის პეპტიდების სინთეზი (SPPS) არის პეპტიდის სინთეზის გავრცელებული მეთოდი. ულტრაბგერითი არის საიმედო ინსტრუმენტი მყარი ფაზის პეპტიდების სინთეზის გასაძლიერებლად, რაც იწვევს უფრო მაღალ მოსავლიანობას, გაუმჯობესებულ სისუფთავეს, არ აცემიზაციას და მნიშვნელოვნად აჩქარებს რეაქციის სიჩქარეს. Hielscher Ultrasonics გთავაზობთ სხვადასხვა ულტრაბგერითი გადაწყვეტილებებს პეპტიდების სინთეზისთვის, გახლეჩვისა და დაშლისთვის.
ულტრაბგერითი მყარ-ფაზური პეპტიდების სინთეზი
ულტრაბგერითი დამუშავება უკვე ფართოდ გამოიყენება, როგორც გამაძლიერებელი მეთოდი ორგანულ სინთეზში და ცნობილია თავისი უპირატესობებით, როგორიცაა მკვეთრად შემცირებული რეაქციის დრო, მაღალი მოსავლიანობა, ნაკლები ქვეპროდუქტები, გზების დაწყება, რაც სხვა გზით შეუძლებელია და/ან უკეთესი შერჩევითობა. დიდი სარგებელი შეიძლება ასევე მიღწეული, როდესაც sonication არის დაწყვილებული პეპტიდური სინთეზის რეაქციები. კვლევის შედეგებმა აჩვენა, რომ ულტრაბგერითი დახმარებით პეპტიდების სინთეზი აღწევს პეპტიდების ოპტიმიზებულ მოსავალს მაღალი სისუფთავით, რაცემიზაციის გარეშე მოკლე რეაქციის დროში.
- მაღალი პეპტიდების მოსავლიანობა
- მნიშვნელოვნად უფრო სწრაფი სინთეზი
- უფრო მაღალი პეპტიდის სისუფთავე
- არანაირი რასემიზაცია
- სხვადასხვა პეპტიდების პარალელური სინთეზი
- გაშვებადია ნებისმიერი მოცულობისთვის
ულტრაბგერითი კაფჰორნი რამდენიმე რეაქტორის ჭურჭლის ერთგვაროვანი გაჟღერებისთვის პეპტიდების სინთეზის გაუმჯობესებისთვის.
გრაფიკული გამოსახულება Merrifield-ის მყარ ფაზაზე პეპტიდების სინთეზის დემონსტრირებით. ულტრაბგერითი გამოიყენება სინთეზის რეაქციის გამყარებისა და გაძლიერებისთვის, ასევე სინთეზირებული პეპტიდების რეზინიდან გამოყოფისთვის.
გრაფიკა: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)
| სწავლება | სწავლული პეპტიდ(ები) | რეაქციის დრო (კლასიკური vs US-SPPS) | სუფთა უპირატესობა (კლასიკური vs US-SPPS) | რაცემიზაცია და გვერდითი რეაქციები | მთავარი დასკვნები |
|---|---|---|---|---|---|
| Wołczański et al. (2019) | Met-enkephalin, UB33-43-OCam, TAT48-60-NH2, B2m58-69-NH2, ACP65-74-NH2, β-endorphin | 600–1920 წთ → 48–284 წთ | 24.2–71.3% → 60.6–89.9% | Cys/His-ზე არ შეინიშნება, თუნდაც 70°C ტემპერატურაზე | ~7–12x უფრო სწრაფი სინთეზი; სუფთა ხარისხის მნიშვნელოვანი გაუმჯობესება, განსაკუთრებით აგრეგაციაზე მიდრეკილი რიგების, როგორიცაა TAT-ისთვის. |
| Silva et al. (2021) | პეპ1 (12-მერი), პეპ2 (9-მერი), პეპ3 (25-მერი) | >3515/365 წთ → ~250/85 წთ (პეპ1/პეპ2); პეპ3: 347 წთ (მხოლოდ აშშ) | 73–84% → 72–82% (პეპ1/პეპ2) | ტესტირება არ ჩატარებულა; პეპ2-ში მცირე სისუფთავის კლება აღინიშნა | პეპ1-ისათვის დრო 14-ჯერ შემცირდა; შლიდური მოსავალი მნიშვნელოვნად გაიზარდა. |
| მერლინო და სხვები (2019) | მოდელი პენტაპეპტიდები, პეპტიდები 44-მერმდე “რთული თანმიმდევრობები” (Aβ 1-42, ACP 65-74) | 60 წთ → 30 წთ (მოდელი) | 84% → 93% (მოდელი); თერმული გათბობის (~45°C) შედარებით მნიშვნელოვნად მაღალია | Cys/His ენანტიომერები მნიშვნელოვანი ზრდა არ მოჰყვა | ძალიან ეფექტურია რთული/აგრეგაციისკენ მიდრეკილი ციკლებებისთვის; საშუალებას აძლევს რეაგენტების მინიმალური დოზით დამუშავება მაღალი სისუფთავის შენარჩუნებით. |
მყარი ფაზის პეპტიდების სინთეზი გაუმჯობესებულია ულტრაბგერით
მყარი ფაზის პეპტიდების სინთეზი (SPPS) არის ქიმიური რეაქცია, რომელიც იძლევა პეპტიდური ჯაჭვის შეკრების საშუალებას ამინომჟავების წარმოებულების თანმიმდევრული რეაქციების მეშვეობით უხსნად ფოროვან საყრდენზე. თუმცა, ტრადიციული მყარი ფაზის პეპტიდების სინთეზი შედარებით არაეფექტური და ნელი პროცესია. ამიტომ, პეპტიდების სინთეზის ულტრაბგერითი ინტენსიფიკაცია არის მაღალკვალიფიციური ინსტრუმენტი პეპტიდების უფრო ეფექტური და სწრაფი სინთეზისთვის.
Silva et al. (2021) შედარებით “კლასიკური” ფლორენილმეთოქსიკარბონილი (Fmoc)-მყარი ფაზის პეპტიდის სინთეზი (SPPS) ულტრაბგერითი (აშშ) დახმარებით SPPS-ით, რომელიც დაფუძნებულია სამი პეპტიდის მომზადებაზე, კერძოდ, ფიბრობლასტების ზრდის ფაქტორის რეცეპტორი 3 (FGFR3) სპეციფიკური პეპტიდი Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) და ახალი პეპტიდები Pep2 (RQMATADEA-NH2) და Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2).
აშშ-ს დახმარებით SPPS-მა გამოიწვია 14-ჯერ (Pep1) და 4-ჯერ შემცირება (Pep2) პეპტიდურ შეკრებაში შედარებით “კლასიკური” მეთოდი. საინტერესოა, რომ ულტრაბგერითი დახმარებით SPPS-მა გამოიღო Pep1 უფრო მაღალი სისუფთავით (82%), ვიდრე “კლასიკური” SPPS (73%). დროის მნიშვნელოვანმა შემცირებამ, მიღწეულ ნედლი პეპტიდის მაღალ სიწმინდესთან ერთად, აიძულა მკვლევართა ჯგუფმა გამოეყენებინა აშშ-ს დახმარებით SPPS დიდ პეპტიდზე Pep3, რომელიც ასახავს ჰიდროფობიურ ამინომჟავების და ჰომოლიგო-მიმდევრობის დიდ რაოდენობას. აღსანიშნავია, რომ ამ 25-მერიანი პეპტიდის სინთეზი მიიღწევა 6 საათზე ნაკლებ დროში (347 წთ) ზომიერი სისუფთავით (დაახლოებით 49%).
პეპტიდების უფრო სწრაფი სინთეზი მყარი ფაზის პეპტიდის სინთეზის საშუალებით ულტრაბგერითი აგიტაციის გამოყენებით.
(შესწავლა და ანალიზი: Wołczański et al., 2019)
მერლინო და სხვ. (2019) ასევე ჩაატარა ულტრაბგერითი ეფექტების ყოვლისმომცველი შესწავლა Fmoc-ზე დაფუძნებულ მყარ ფაზა პეპტიდების სინთეზზე, რამაც საშუალება მისცა სხვადასხვა ბიოლოგიურად აქტიური პეპტიდების სინთეზს (44-მერამდე), მასალისა და რეაქციის დროის გასაოცარი დაზოგვით. მათ აჩვენეს, რომ ულტრაბგერითი დამუშავება არ აძლიერებს ძირითად გვერდით რეაქციებს და აუმჯობესებს პეპტიდების სინთეზს. “რთული თანმიმდევრობები”, ულტრაბგერითი დაწინაურებული მყარი ფაზის პეპტიდების სინთეზის (US-SPPS) განთავსება მაღალეფექტურ პეპტიდის სინთეზურ სტრატეგიებს შორის.
პეპტიდების ულტრაბგერითი (ბგერითი) სინთეზისთვის მაღალი ხარისხის სისტემების ხელმისაწვდომობა საშუალებას იძლევა მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდეს სინთეზის სიჩქარე და გაიზარდოს ნედლეული პროდუქტების სისუფთავე. (შდრ. Wołczański et al., 2019)
რასემიზაციის გამოძიება. ხელით სინთეზირებული მოდელების პეპტიდების მნიშვნელოვანი 1H NMR სპექტრების შედარება კლასიკური მიდგომის გამოყენებით ოთახის ტემპერატურაზე და ულტრაბგერითი მეთოდით ამაღლებულ ტემპერატურაზე. His და Cys α-პროტონების და Acm-ის მეთილენის ჯგუფის (მარცხნივ პანელები), ɣ-მეთილის პროტონების (მარჯვენა პანელები) ქიმიური ძვრები აჩვენებს, რომ სონიკაცია 70°C-ზე არ იწვევს რასემიზაციას.
(შესწავლა და ანალიზი: Wołczański et al., 2019)
პეპტიდების ულტრაბგერითი გაყოფა
მყარი ფაზის პეპტიდების სინთეზის (SPPS) შემდეგ, სინთეზირებული პეპტიდები უნდა გამოიყოს პოლიმერული ფისებიდან. ეს ნაბიჯი ასევე ცნობილია როგორც დეპროტექცია. როდესაც შედარებულია ჩვეულებრივი შერყევა და ულტრაბგერითი გამოყოფა ფისისგან პეპტიდის გამოყოფისთვის, შერყევის მეთოდი მოითხოვს დაახლ. 1 საათის განმავლობაში, ხოლო ულტრაბგერითი გაყოფა შეიძლება განხორციელდეს 15-დან 20 წუთში. ულტრაბგერითი პეპტიდის გაყოფა შეიძლება გამოყენებულ იქნას დაცული ამინომჟავების და პეპტიდების გაყოფაზე, რომლებიც დაკავშირებულია პოლისტიროლის ფისებთან ბენზილის ეთერური ბმების მეშვეობით.
პეპტიდების ულტრაბგერითი გაყოფა პოლისტიროლის ფისისგან იძლევა პეპტიდების მაღალ მოსავალს მაღალი სისუფთავით, რაცემიზაციის გარეშე, სწრაფი პროცედურის ფარგლებში.
(შესწავლა და გრაფიკა: © Anradha and Ravindranath, 1995)
ულტრაბგერითი აჟიტირებული რეაქტორი პეპტიდების გაუმჯობესებული და დაჩქარებული სინთეზისთვის. სურათზე ნაჩვენებია ულტრაბგერითი UP200St გაღვივებულ მინის რეაქტორში.
მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი პეპტიდების სინთეზისთვის
Hielscher Ultrasonics გთავაზობთ სხვადასხვა ულტრაბგერითი გადაწყვეტა პირდაპირი და არაპირდაპირი sonication. ძლიერი და ზუსტად კონტროლირებადი ულტრაბგერითი პროცესორები ზუსტად აწვდიან ულტრაბგერითი ენერგიის სწორ რაოდენობას რეაქციის ჭურჭელს. მიუხედავად იმისა, იყენებთ შპრიცებს, მილებს, მრავალ ჭაბურღილ ფირფიტებს ან მინის რეაქტორებს, როგორც სინთეზურ ჭურჭელს, Hielscher Ultrasonics გთავაზობთ ყველაზე შესაფერის ულტრაბგერას თქვენი პეპტიდური გამოყენებისთვის.
- მორგებული პეპტიდები
- ფართომასშტაბიანი პეპტიდების წარმოება
- პეპტიდური ბიბლიოთეკები
ბევრი პეპტიდის სინთეზი ხორციელდება შპრიცებში (მაგ., გახეხილი შპრიცის რეაქტორები). Hielscher-ის ულტრაბგერითი შპრიცის აგიტატორი ახდენს პეპტიდის ხსნარს, რომელიც აერთიანებს ულტრაბგერითი ტალღებს შპრიცის კედლის მეშვეობით სითხეში. ულტრაბგერითი შპრიცის აგიტატორი არის ერთ-ერთი ყველაზე პოპულარული ულტრაბგერითი გამოსავალი პეპტიდების ულტრაბგერითი დახმარებით სინთეზისთვის.
ულტრაბგერითი თასი არის შესაფერისი ხელსაწყო 5-მდე რეაქტორის ჭურჭლის გაჟღერებისთვის, ხოლო VialTweeter-ს შეუძლია დაიჭიროს ათამდე რეაქციის მილაკი და დამატებით ხუთი დიდი ჭურჭელი დამჭერი აქსესუარის საშუალებით.
სხვა ტიპის რეაქტორებისთვის, როგორიცაა Merrifield ან Kamysz მყარი ფაზის რეაქტორი და სხვა პოლიპროპილენის ან ბოროსილიკატური ჭურჭელი და რეაქტორები, Hielscher გთავაზობთ სონიკატორებს არაპირდაპირი და პირდაპირი გაჟონვისთვის მორგებული დამჭერი სამონტაჟო ან ფლანგით.
რა თქმა უნდა, უფრო დიდი მორევის მინის რეაქტორები, მაგ. ხსნარის ფაზის სინთეზისთვის, შეიძლება ადვილად აღიჭურვოს ნებისმიერი ზომის ულტრაბგერითი ზონდებით (ა.კ. სონოტროდები ან ულტრაბგერითი რქები).
- სხვადასხვა ტიპის ულტრაბგერითი
- პირდაპირი და არაპირდაპირი სონიკა
- ზუსტი ინტენსივობის კონტროლი
- ზუსტი ტემპერატურის კონტროლი
- უწყვეტი ან პულსირებული ულტრაბგერა
- ჭკვიანი ფუნქციები, პროგრამირებადი მოწყობილობები
- ხელმისაწვდომია ნებისმიერი მოცულობისთვის
- ხაზოვანი მასშტაბირება
მყარი ფაზის პეპტიდების სინთეზისთვის მრავალ ჭაბურღილში/მიკროტიტრულ ფირფიტებში, UIP400MTP იდეალური მოწყობილობაა. ულტრაბგერითი კავიტაცია ირიბად ერთნაირად არის შერწყმული მრავალრიცხოვან ნიმუშის ჭაბურღილებში უმაღლესი მასის გადაცემისა და სინთეზის რეაქციისთვის. უყურეთ ქვემოთ მოცემულ ვიდეოს, რომ ნახოთ მიკროფირფიტის სონიკატორი UIP400MTP მოქმედებაში!
Დაგვიკავშირდით! / Გვკითხე ჩვენ!
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორების შერევას აპლიკაციების, დისპერსიის, ემულსიფიკაციისა და ექსტრაქციისთვის ლაბორატორიულ, საპილოტე და სამრეწველო მასშტაბებზე.
ფაქტები, რომლებიც უნდა იცოდეთ ულტრაბგერითი პეპტიდების სინთეზის შესახებ
რა არის პეპტიდები?
პეპტიდები არის ნაერთები, სადაც მრავალი ამინომჟავა დაკავშირებულია ამიდური ბმების, ე.წ. როდესაც შეკრულია რთულ სტრუქტურებში – როგორც წესი, შედგება 50 ან მეტი ამინომჟავისგან - ამ დიდ პეპტიდურ სტრუქტურებს ცილები ეწოდება. პეპტიდები სიცოცხლის აუცილებელი სამშენებლო ბლოკია და ასრულებენ უამრავ ფუნქციას ორგანიზმში.
როგორ მუშაობს პეპტიდების სინთეზი?
ორგანულ ქიმიაში, მოლეკულურ ბიოლოგიაში და სიცოცხლის მეცნიერებაში, პეპტიდების სინთეზი არის პეპტიდების წარმოების პროცესი. პეპტიდები ქიმიურად სინთეზირდება ერთი ამინომჟავის კარბოქსილის ჯგუფის კონდენსაციის რეაქციით მეორე ამინომჟავის ამინო ჯგუფთან. დამცავი ჯგუფების (ასევე დამცავი ჯგუფების) სტრატეგიები ჩვეულებრივ გამოიყენება სხვადასხვა ამინომჟავების გვერდითი ჯაჭვებთან არასასურველი გვერდითი რეაქციების თავიდან ასაცილებლად.
ქიმიური (ინ ვიტრო) პეპტიდების სინთეზი ყველაზე ხშირად იწყება შემომავალი ამინომჟავის კარბოქსილის ჯგუფის (C-ტერმინალი) მზარდი პეპტიდური ჯაჭვის N-ბოლოსთან შეერთებით. ამ C-to-N სინთეზის საწინააღმდეგოდ, ცოცხალ ორგანიზმებში ხანგრძლივი პეპტიდების ბუნებრივი ცილის ბიოსინთეზი საპირისპირო მიმართულებით ხდება. ეს ნიშნავს, რომ ბიოსინთეზში შემომავალი ამინომჟავის N-ბოლო დაკავშირებულია ცილის ჯაჭვის C-ბოლოსთან (N-to-C).
პეპტიდების სინთეზის კვლევისა და განვითარების პროტოკოლების უმეტესობა დაფუძნებულია მყარი ფაზის მეთოდებზე, ხოლო ხსნარის ფაზის სინთეზის მეთოდები შეიძლება მოიძებნოს პეპტიდების ფართომასშტაბიანი სამრეწველო წარმოებაში.
რა არის პეპტიდების სინთეზის ამჟამინდელი მდგომარეობა?
SUS-SPPS (მდგრადი ულტრაბგერითი დახმარებით SPPS) ნაჩვენებია, რომ პროცესი მხოლოდ ორ საფეხურამდე ციკლში (კომბინირებული შეერთება/დაფარვა/დაცვა + ერთჯერადი რეცხვა), მნიშვნელოვნად ამცირებს გამხსნელის მოხმარებას და დროს. (შდრ. Mottola et al., 2025)
ულტრაბგერითი დახმარებით TAPS გამოადგება, როგორც განვითარებადი კომბინაცია, რომელიც წარმატებით ნაჩვენებია სრული სინთეზების დროს (მაგ., ლიპობაქტინი) და ეს კვლევას აწარმოებს CDMO-ები API-ის წარმოებისთვის.
აღმოაჩინეთ ულტრაბგერით დახმარებული TAGGING პეპტიდის სინთეზის უპირატესობები!
უწყვეტი დამუშავება კვლევას აწარმოებენ, როგორც შემდგომი გაუმჯობესების გზას. – განისაზღვრება სილისირებული ტაგ-სატარებული უწყვეტი ერთმაგი პოტის სინთეზის პლატფორმები.
მიმდინარე სფერო მიილტვის მწვანე ქიმიის პრინციპებისკენ, ულტრაბგერით და TAPS ორივე ამცირებს ხსნარების გამოყენებას, reagent-ის შემცირებას და აუმჯობესებს მდგრადობას.
ლიტერატურა / ლიტერატურა
- 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 აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორებისგან ლაბორატორია რომ სამრეწველო ზომა.