Peptide Synthese gemaach Effizient mat Sonication
Solid Phase Peptid Synthese (SPPS) ass déi gemeinsam Method fir Peptid Synthese. Ultrasonication ass en zouverlässeg Tool fir d'Synthese vun zolidd Phase Peptid ze verstäerken, wat zu méi héije Rendementer resultéiert, verbessert Rengheet, keng Racemiséierung a wesentlech beschleunegt Reaktiounsgeschwindegkeet. Hielscher Ultrasonics bitt verschidde Ultraschallléisungen fir Peptidsynthese, Spaltung an Opléisung.
Ultraschall Peptid Synthese
Ultraschall gëtt scho wäit als Verstäerkungsmethod an der organescher Synthese ugewannt an ass bekannt fir seng Virdeeler wéi drastesch reduzéiert Reaktiounszäiten, méi héich Ausbezuelen, manner Nebenprodukter, d'Initiatioun vu Weeër, déi net op aner Weeër erreecht kënne ginn, an / oder besser Selektivitéit. Grouss Virdeeler kënnen och kritt ginn, wann d'Sonicatioun a Peptidsynthesereaktiounen gekoppelt ass. Fuerschungsresultater hunn bewisen datt ultraschall assistéiert Peptidsynthese optiméiert Ausbezuele vu Peptiden mat héijer Rengheet erreecht, ouni Racemiséierung bannent enger kuerzer Reaktiounszäit.
- Héich Peptid Ausbezuelen
- Däitlech méi séier Synthese
- Méi héich Peptid Rengheet
- Keng racemization
- Parallel Synthese vu verschiddene Peptiden
- Linear skalierbar op all Volumen
Ultrasonic Cuphorn fir déi eenheetlech Sonikatioun vu verschiddene Reaktergefässer fir eng verbessert Peptidsynthese.
Grafik déi d'Merrifield Festphase Peptidsynthese demonstréiert. Ultrasonication gëtt benotzt fir d'Synthesereaktioun ze förderen an ze verbesseren wéi och fir d'Spaltung vun de synthetiséierte Peptiden aus dem Harz.
Grafik: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)
Solid Phase Peptid Synthese verbessert mat Ultraschall
Solid Phase Peptide Synthesis (SPPS) ass eng chemesch Reaktioun déi d'Assemblée vun enger Peptidkette duerch successive Reaktioune vun Aminosaier Derivate op enger onlöslecher poröser Ënnerstëtzung erlaabt. Wéi och ëmmer, déi traditionell zolidd Phase Peptidsynthese ass e relativ ineffizienten a luesen Prozess. Dofir ass d'Ultraschallintensivéierung vun der Peptidsynthese en héich ugesi Tool fir eng méi effizient a séier Synthese vu Peptiden.
Silva et al. (2021) verglach "klassesch" Fluorenylmethoxycarbonyl (Fmoc)-Solidphase Peptidsynthese (SPPS) mat Ultraschall (US) assistéiert SPPS baséiert op der Virbereedung vun dräi Peptiden, nämlech de fibroblast Wuesstumsfaktor Rezeptor 3 (FGFR3) spezifescht Peptid Pep1 (2021) VSPPLTLGQLLS-NH2) an déi nei Peptiden Pep2 (RQMATADEA-NH2) a Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2).
US-assistéiert SPPS huet zu enger 14-fach (Pep1) a 4-fach Zäitreduktioun (Pep2) an der Peptidversammlung am Verglach zu der "klassescher" Method gefouert. Interessanterweis huet Ultraschall-assistéiert SPPS Pep1 a méi héijer Rengheet (82%) wéi déi "klassesch" SPPS (73%). Déi bedeitend Zäitreduktioun kombinéiert mat der erreechbarer rauer Peptidreinheet huet d'Fuerschungsteam opgefuerdert US-assistéiert SPPS op dat grousst Peptid Pep3 anzesetzen, wat eng héich Unzuel vun hydrophoben Aminosäuren an Homooligo-Sequenzen weist. Bemierkenswäert war d'Synthese vun dësem 25-mer Peptid bannent manner wéi 6 Stonnen (347 min) a moderéierter Rengheet (ongeféier 49%).
Méi séier Peptidsynthese iwwer zolidd Phase Peptidsynthese mat Ultraschall Agitatioun.
(Studie an Analyse: Wołczański et al., 2019)
Merlin et al. (2019) huet och eng ëmfaassend Studie vun den Ultraschalleffekter op Fmoc-baséiert Solidphase Peptidsynthese gemaach, wat d'Synthese vu verschiddene biologesch aktive Peptiden (bis zu 44-mer) erlaabt huet, mat enger bemierkenswäerter Spuer vu Material a Reaktiounszäit. Si hunn bewisen datt d'Ultraschall d'Haaptsäitreaktiounen net verschäerft an d'Synthese vu Peptiden verbessert huet. “schwéier Sequenzen”, d'Ultraschall gefördert Solid-Phase Peptidsynthese (US-SPPS) ënnert den aktuellen héicheffizienten Peptidsynthesestrategien ze setzen.
D'Disponibilitéit vun High-Performance Systemer fir d'Ultraschall (klang) Synthese vu Peptiden erlaabt wesentlech verbesserte Synthesraten an eng Erhéijung vun der Rengheet vu Rohprodukter. (cf. Wołczański et al., 2019)
D'Untersuchung vun der Racemiséierung. Verglach vu bedeitende 1H NMR Spektra vu Modeller Peptiden manuell synthetiséiert mat der klassescher Approche bei Raumtemperatur vs Ultraschallmethod bei erhiewter Temperatur. Chemesch Verréckelung vu His a Cys α-Protonen a Methylengrupp vun Acm (lénks Paneele), ɣ-Methyl Protonen vu Val (riets Paneele) weisen datt d'Sonicatioun bei 70 ° C keng Racemiséierung verursaacht.
(Studie an Analyse: Wołczański et al., 2019)
Ultraschall Spaltung vu Peptiden
No Solid-Phase Peptidsynthese (SPPS), musse synthetiséiert Peptiden aus de polymeresche Harze ofgeschnidden ginn. Dëse Schrëtt ass och bekannt als Deprotectioun. Wann allgemeng Schüttel an Ultraschall fir Peptid Spaltung aus Harz verglach ginn, erfuerdert d'Schüttelmethod ca. 1 Stonn, wärend d'Ultraschallspaltung a 15 bis 20 min erreeche kann. D'Ultraschall Peptid Spaltung kann op d'Spaltung vu geschützte Aminosäuren a Peptiden applizéiert ginn, verbonne mat Polystyrolharzen duerch benzylesch Esterbindungen.
Ultraschall Spaltung vu Peptiden aus Polystyrolharz gëtt héich Ausbezuele vu Peptiden an héijer Rengheet, ouni Racemiséierung, bannent enger schneller Prozedur.
(Studie a Grafik: © Anuradha a Ravindranath, 1995)
Ultraschall agitéiert Reaktor fir verbessert a beschleunegt Peptidsynthese. D'Bild weist de Ultraschall UP200St an engem gerührte Glasreaktor.
Hielscher Ultrasonics bitt verschidde Ultraschallléisung fir direkt an indirekt Sonikatioun. Mächteg a präzis kontrolléierbar Ultraschallprozessoren liwweren genau déi richteg Quantitéit un Ultraschallenergie un d'Reaktiounsschëff. Egal ob Dir Sprëtzen, Réier, Multi-Well Placken oder Glasreaktoren als Synthesebehälter benotzt, Hielscher Ultrasonics bitt de gëeegentste Ultraschall fir Är Peptidapplikatioun.
- personaliséiert Peptiden
- grouss-Skala Peptid Produktioun
- peptide Bibliothéiken
Vill Peptidsynthese ginn a Sprëtzen ausgefouert (zB frittéiert Sprëtzreaktoren). Den Hielscher Ultraschallsprëtzagitator sonicéiert d'Peptidléisung, déi d'Ultraschallwellen duerch d'Sprëtzmauer an d'Flëssegkeet koppelt. Den Ultraschallsprëtzagitator ass eng vun de populäersten Ultraschallléisungen fir d'Ultraschall-assistéiert Synthese vu Peptiden.
Den Ultrasonic Cuphorn ass e gëeegent Tool fir bis zu 5 Reaktergefässer ze sonikéieren, wärend de VialTweeter bis zu zéng Reaktiounsröhren plus zousätzlech fënnef méi grouss Behälter iwwer Clamp-on Accessoire kann halen.
Fir aner Reaktortypen wéi de Merrifield oder Kamysz Solid-Phase Reaktor an aner Polypropylen- oder Borosilikatbehälter / Reaktoren, bitt Hielscher personaliséiert Clamp-on Ultraschallsystemer fir indirekt Sonikatioun.
Fir zolidd Phase Peptidsynthese a Multiwell / Mikrotiterplaten ass den UIP400MTP den idealen Apparat. Ultraschall Kavitatioun ass indirekt eenheetlech an déi vill Probe Wells gekoppelt fir super Massentransfer a Synthesereaktioun. Kuckt de Video hei ënnen fir ze gesinn UIP400MTP an Aktioun!
Natierlech kënne gréisser gesträifte Glasreaktoren, zB fir Léisungsphase Synthese, ganz einfach mat Ultraschallsonden (aka Sonotroden oder Ultraschallhorn) vun all Gréisst ausgestatt ginn.
- verschidden Typen vun Ultraschall
- direkt an indirekt sonication
- präzis Intensitéit Kontroll
- präzis Temperaturkontroll
- kontinuéierlech oder pulséiert Ultraschall
- Smart Fonctiounen, programméierbar Apparater
- verfügbar fir all Volumen
- linear Skalierbarkeet
Kontaktéiert eis! / Frot eis!
Hielscher Ultrasonics fabrizéiert High-Performance Ultrasonic Homogenisatoren fir d'Vermëschung vun Uwendungen, Dispersioun, Emulsifikatioun an Extraktioun op Labo, Pilot an Industrieskala.
Literatur / Referenzen
- 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.
Fakten Worth Wëssen
Peptiden
Peptiden si Verbindunge wou verschidde Aminosäuren iwwer Amidbindunge verbonne sinn, sougenannte Peptidbindungen. Wann a komplexe Strukturen gebonnen – typesch besteet aus 50 oder méi Aminosäuren - dës grouss Peptidstrukture ginn Proteine genannt. Peptiden sinn e wesentleche Bausteen vum Liewen an erfëllen vill Funktiounen am Kierper.
Peptid Synthese
An der organescher Chimie, der Molekulare Biologie, an der Liewenswëssenschaft ass Peptidsynthese de Prozess fir Peptiden ze produzéieren. Peptiden ginn chemesch synthetiséiert iwwer Kondensatiounsreaktioun vun der Carboxylgrupp vun enger Aminosaier op d'Aminogrupp vun enger anerer Aminosaier. Schutzgruppen (och Schutzgruppen) Strategien ginn normalerweis benotzt fir ongewollte Säitreaktiounen mat de verschiddenen Aminosaier Säiteketten ze vermeiden.
Chemesch (in-vitro) Peptidsynthese fänkt meeschtens un andeems d'Carboxylgrupp vun der erakommen Aminosaier (C-Terminus) un den N-Terminus vun der wuessender Peptidkette Kopplung. Am Géigesaz zu dëser C-zu-N Synthese geschitt natierlech Proteinbiosynthese vu laange Peptiden a liewegen Organismen an der entgéintgesate Richtung. Dëst bedeit datt an der Biosynthese den N-Terminus vun der erakomm Aminosaier mam C-Terminus vun der Proteinkette (N-zu-C) verknëppelt ass.
Déi meescht Fuerschungs- an Entwécklungsprotokoller fir Peptidsynthese baséieren op zolidd Phase Methoden, wärend Léisungsphase Synthesemethoden an der grousser industrieller Produktioun vu Peptiden fonnt kënne ginn.
Hielscher Ultrasonics fabrizéiert High-Performance Ultrasonic Homogenisatoren aus Labo zu industriell Gréisst.