Peptīdu sintēze, kas padarīta efektīva, izmantojot ultraskaņu
Cietās fāzes peptīdu sintēze (SPPS) ir izplatīta peptīdu sintēzes metode. Ultrasonication ir uzticams instruments, lai pastiprinātu cietās fāzes peptīdu sintēzi, kā rezultātā palielinās raža, uzlabota tīrība, nav racemization un ievērojami paātrināts reakcijas ātrums. Hielscher Ultrasonics piedāvā dažādus ultraskaņas risinājumus peptīdu sintēzei, šķelšanai un šķīdināšanai.
Ultraskaņas peptīdu sintēze
Ultrasonication jau tiek plaši izmantots kā intensificēšanas metode organiskajā sintēzē un ir labi pazīstama ar savām priekšrocībām, piemēram, krasi samazinātiem reakcijas laikiem, augstāku ražu, mazāk blakusproduktiem, ceļu uzsākšanu, ko nevarēja sasniegt citos veidos, un / vai labāku selektivitāti. Lielus ieguvumus var iegūt arī tad, ja ultraskaņas apstrāde ir saistīta ar peptīdu sintēzes reakcijām. Pētījumu rezultāti ir parādījuši, ka ultrasoniski atbalstīta peptīdu sintēze sasniedz optimizētu peptīdu ražu ar augstu tīrību, bez rasmizācijas īsā reakcijas laikā.
- Augsta peptīdu raža
- Ievērojami ātrāka sintēze
- Augstāka peptīdu tīrība
- Nav racemization
- Paralēla dažādu peptīdu sintēze
- Lineārs mērogojams jebkuram apjomam
Ultraskaņas kuprokss vairāku reaktora trauku vienotai apstrādei ar ultraskaņu, lai uzlabotu peptīdu sintēzi.
Grafika, kas demonstrē Merrifield cietās fāzes peptīdu sintēzi. Ultrasonication tiek izmantots, lai veicinātu un uzlabotu sintēzes reakciju, kā arī sintezēto peptīdu šķelšanos no sveķiem.
Grafika: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)
Cietās fāzes peptīdu sintēze uzlabota ar ultraskaņu
Cietās fāzes peptīdu sintēze (SPPS) ir ķīmiska reakcija, kas ļauj samontēt peptīdu ķēdi, secīgi reaģējot uz aminoskābju atvasinājumiem uz nešķīstoša porainā balsta. Tomēr tradicionālā cietās fāzes peptīdu sintēze ir salīdzinoši neefektīvs un lēns process. Tāpēc peptīdu sintēzes ultraskaņas intensifikācija ir augsti novērtēts instruments efektīvākai un ātrākai peptīdu sintēzei.
Silva et al. (2021) salīdzināja "klasisko" fluorenilmetoksikarbonilu (Fmoc)-cietās fāzes peptīdu sintēzi (SPPS) ar ultraskaņu (ASV) atbalstītu SPPS, pamatojoties uz trīs peptīdu sagatavošanu, proti, fibroblastu augšanas faktora receptoru 3(FGFR3) specifisko peptīdu Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) un jaunajiem peptīdiem Pep2 (RQMATADEA-NH2) un Pep3 (AAVALLPAVLLAPRQMATADEA-NH2).
ASV atbalstītais SPPS izraisīja 14 reižu (Pep1) un četrkārtīgu laika samazinājumu (Pep2) peptīdu mezglā, salīdzinot ar "klasisko" metodi. Interesanti, ka ar ultraskaņu darbināms SPPS deva Pep1 augstākā tīrībā (82%) nekā "klasiskais" SPPS (73%). Ievērojamais laika samazinājums apvienojumā ar sasniegto augsto neapstrādāto peptīdu tīrību pamudināja pētnieku grupu piemērot ASV atbalstīto SPPS lielajam peptīdam Pep3, kas uzrāda lielu skaitu hidrofobu aminoskābju un homooligo sekvences. Zīmīgi, ka šī 25-mer peptīda sintēze tika sasniegta mazāk nekā 6 stundu (347 min) laikā mērenā tīrības pakāpē (aptuveni 49%).
Ātrāka peptīdu sintēze, izmantojot cietās fāzes peptīdu sintēzi, izmantojot ultraskaņas uzbudinājumu.
(Pētījums un analīze: Wołczański et al., 2019)
Merlino et al. (2019) veica arī visaptverošu pētījumu par ultraskaņas ietekmi uz Fmoc bāzes cietās fāzes peptīdu sintēzi, kas ļāva sintezēt dažādus bioloģiski aktīvus peptīdus (līdz 44-mer), ievērojami ietaupot materiālu un reakcijas laiku. Viņi pierādīja, ka ultrasoniction nepastiprināja galvenās blakusparādības un uzlaboja peptīdu sintēzi, kas apveltīti ar “sarežģītas secības”, ievietojot ultrasoniski veicināto cietās fāzes peptīdu sintēzi (US-SPPS) starp pašreizējām augstas efektivitātes peptīdu sintētiskajām stratēģijām.
Augstas veiktspējas sistēmu pieejamība peptīdu ultraskaņas (soniskajai) sintēzei ļauj ievērojami uzlabot sintēzes ātrumu un palielināt neapstrādātu produktu tīrību. (sal. ar Wołczański et al., 2019)
Racemizācijas izmeklēšana. Nozīmīgu modeļu peptīdu 1H NMR spektru salīdzinājums, kas sintezēts manuāli, izmantojot klasisko pieeju istabas temperatūrā pret ultraskaņas metodi paaugstinātā temperatūrā. Viņa un Cys ķīmiskās izmaiņas α-protoniem un metilēna Acm (kreisajiem paneļiem), Val ɣ-metilprotoniem (labie paneļi) liecina, ka ultraskaņas apstrāde 70 °C temperatūrā neizraisa rasmizāciju.
(Pētījums un analīze: Wołczański et al., 2019)
Peptīdu ultraskaņas šķelšanās
Pēc cietās fāzes peptīdu sintēzes (SPPS) sintezētie peptīdi jāšķeļ no polimēru sveķiem. Šis solis ir pazīstams arī kā deaizsardzība. Salīdzinot kopējo kratīšanu un ultrasonication peptīdu šķelšanai no sveķiem, kratīšanas metode prasa aptuveni 1 stundu, bet ultraskaņas šķelšanos var veikt 15 līdz 20 min. Ultraskaņas peptīdu šķelšanos var piemērot aizsargātu aminoskābju un peptīdu šķelšanai, kas saistīta ar polistirola sveķiem, izmantojot benzylic estera saites.
Peptīdu ultraskaņas šķelšanās no polistirola sveķiem dod augstu peptīdu ražu augstā tīrībā, bez racemizācijas, ātras procedūras ietvaros.
(pētījums un grafika: ©Anuradha un Ravindranath, 1995)
Ultrasoniski uzbudināts reaktors uzlabotai un paātrinātai peptīdu sintēzei. Attēlā redzams Ultrasonicator UP200St maisītā stikla reaktorā.
Hielscher Ultrasonics piedāvā dažādus ultraskaņas risinājumus tiešai un netiešai ultraskaņas apstrādei. Spēcīgi un precīzi kontrolējami ultraskaņas procesori piegādā tieši pareizo ultraskaņas enerģijas daudzumu reakcijas traukam. Neatkarīgi no tā, vai izmantojat šļirces, caurules, daudzcauruļu plāksnes vai stikla reaktorus kā sintēzes trauku, Hielscher Ultrasonics piedāvā vispiemērotāko ultrasonikatoru jūsu peptīdu lietojumprogrammai.
- pielāgoti peptīdi
- liela mēroga peptīdu ražošana
- peptīdu bibliotēkas
Daudzas peptīdu sintēzes tiek veiktas šļircēs (piemēram, sakostos šļirču reaktoros). Hielscher ultraskaņas šļirces maisītājs sonicates peptīdu šķīdumu, kas savieno ultraskaņas viļņus caur šļirces sienu šķidrumā. Ultraskaņas šļirces maisītājs ir viens no populārākajiem ultraskaņas risinājumiem ultrasoniski atbalstītai peptīdu sintēzei.
Ultraskaņas kuprokss ir piemērots instruments, lai sonicate līdz 5 reaktora kuģiem, bet VialTweeter var turēt līdz pat desmit reakcijas caurulēm plus papildus piecus lielākus traukus, izmantojot skavu piederumu.
Citiem reaktoru veidiem, piemēram, Merrifield vai Kamysz cietās fāzes reaktoram un citiem polipropilēna vai borsilikāta kuģiem / reaktoriem, Hielscher piedāvā pielāgotas skavas ultraskaņas sistēmas netiešai ultraskaņas apstrādei ar ultraskaņu.
Cietās fāzes peptīdu sintēzei daudzslāņu / mikrotitru plāksnēs UIP400MTP ir ideāla ierīce. Ultraskaņas kavitācija ir netieši vienmērīgi savienota daudzās paraugu iedobēs, lai nodrošinātu izcilu masas pārneses un sintēzes reakciju. Noskatieties tālāk redzamo videoklipu , lai skatītu UIP400MTP UIP400MTP darbībā!
Protams, lielākus stikla reaktorus, piemēram, šķīduma fāzes sintēzei, var viegli aprīkot ar jebkura izmēra ultraskaņas zondēm (jeb sonotrodes vai ultraskaņas ragiem).
- dažādi ultrasonikatoru veidi
- tieša un netieša ultraskaņas apstrāde
- precīza intensitātes kontrole
- precīza temperatūras kontrole
- nepārtraukta vai pulsējoša ultraskaņa
- viedās funkcijas, programmējamās ierīces
- Pieejams jebkuram sējumam
- Lineāra mērogojamība
Sazinies ar mums! / Uzdot mums!
Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus lietojumprogrammu sajaukšanai, dispersijai, emuulģēšanai un ekstrakcijai laboratorijā, pilotā un rūpnieciskajā mērogā.
Literatūra/atsauces
- 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.
Fakti ir vērts zināt
Peptīdi
Peptīdi ir savienojumi, kuros vairākas aminoskābes ir saistītas ar amīda saitēm, tā sauktajām peptīdu saitēm. Ja tas ir saistīts sarežģītās struktūrās – parasti sastāv no 50 vai vairāk aminoskābēm - šīs lielās peptīdu struktūras tiek sauktas par olbaltumvielām. Peptīdi ir būtisks dzīves pamatelements un pilda daudzas funkcijas organismā.
Peptīdu sintēze
Organiskajā ķīmijā, molekulārajā bioloģijā un dzīvības zinātnē peptīdu sintēze ir peptīdu ražošanas process. Peptīdi tiek ķīmiski sintezēti vienas aminoskābes karboksilgrupas kondensācijas reakcijā uz citas aminoskābes aminogrupu. Grupu (arī aizsardzības grupu) aizsardzības stratēģijas parasti tiek izmantotas, lai izvairītos no nevēlamām blakusparādībām ar dažādām aminoskābju sānu ķēdēm.
Ķīmiskā (in vitro) peptīdu sintēze visbiežāk sākas, savienojot ienākošās aminoskābes karboksilgrupu (C-terminus) ar augošās peptīdu ķēdes N-galus. Pretēji šai C-to-N sintēzei dabisko proteīnu biosintēze gariem peptīdiem dzīvos organismos notiek pretējā virzienā. Tas nozīmē, ka biosintēzē ienākošās aminoskābes N-terminus ir saistīts ar olbaltumvielu ķēdes C-galus (N-to-C).
Lielākā daļa peptīdu sintēzes pētniecības un izstrādes protokolu ir balstīti uz cietās fāzes metodēm, savukārt šķīduma fāzes sintēzes metodes ir atrodamas peptīdu plaša mēroga rūpnieciskajā ražošanā.
Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no Laboratorija lai rūpnieciskais izmērs.