Síntese de peptídeos tornada eficiente usando sonicação
A síntese de peptídeos em fase sólida (SPPS) é o método comum para a síntese de peptídeos. A ultrassonografia é uma ferramenta confiável para intensificar a síntese de peptídeos em fase sólida, resultando em maiores rendimentos, maior pureza, sem racemização e velocidade de reação significativamente acelerada. A Hielscher Ultrasonics oferece várias soluções ultrassônicas para síntese, clivagem e dissolução de peptídeos.
Síntese ultrassônica de peptídeos
A ultrassonografia já é amplamente aplicada como método intensificador em síntese orgânica e é bem conhecida por suas vantagens, como tempos de reação drasticamente reduzidos, maiores rendimentos, menos subprodutos, iniciação de vias, que não poderiam ser alcançadas de outras maneiras, e/ou melhor seletividade. Grandes benefícios também podem ser obtidos, quando a sonicação é acoplada em reações de síntese de peptídeos. Os resultados da pesquisa demonstraram que a síntese de peptídeos assistida por ultrassom atinge um rendimento otimizado de peptídeos com alta pureza, sem racemização em um curto tempo de reação.
- Altos rendimentos de peptídeos
- Síntese significativamente mais rápida
- Maior pureza do peptídeo
- Sem racemização
- Síntese paralela de vários peptídeos
- Linear escalável para qualquer volume
Cuphorn ultrassônico para a sonicação uniforme de vários vasos do reator para melhorar a síntese de peptídeos.
Gráfico demonstrando a síntese de peptídeos em fase sólida de Merrifield. A ultrassonografia é usada para promover e melhorar a reação de síntese, bem como para a clivagem dos peptídeos sintetizados a partir da resina.
Gráfico: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)
Síntese de peptídeos em fase sólida aprimorada com ultrassom
A Síntese de Peptídeos em Fase Sólida (SPPS) é uma reação química que permite a montagem de uma cadeia peptídica através de reações sucessivas de derivados de aminoácidos em um suporte poroso insolúvel. No entanto, a síntese tradicional de peptídeos em fase sólida é um processo relativamente ineficiente e lento. Portanto, a intensificação ultrassônica da síntese de peptídeos é uma ferramenta altamente considerada para uma síntese mais eficaz e rápida de peptídeos.
Silva et al. (2021) compararam a síntese "clássica" de peptídeos de fluorenilmetoxicarbonila (Fmoc) em fase sólida (SPPS) com SPPS assistida por ultrassom (US) com base na preparação de três peptídeos, a saber, o peptídeo específico do receptor do fator de crescimento de fibroblastos 3 (FGFR3) Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) e os novos peptídeos Pep2 (RQMATADEA-NH2) e Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2).
A SPPS assistida por US levou a uma redução de 14 vezes (Pep1) e 4 vezes (Pep2) na montagem do peptídeo em comparação com o método "clássico". Curiosamente, o SPPS assistido por ultrassom produziu Pep1 em maior pureza (82%) do que o SPPS "clássico" (73%). A redução significativa do tempo combinada com a alta pureza do peptídeo bruto alcançada levou a equipe de pesquisa a aplicar SPPS assistido por US ao grande peptídeo Pep3, que exibe um alto número de aminoácidos hidrofóbicos e sequências homooligo. Notavelmente, a síntese deste peptídeo de 25 mer foi alcançada em menos de 6 horas (347 min) em pureza moderada (aprox. 49%).
Síntese de peptídeos mais rápida por meio da síntese de peptídeos em fase sólida usando agitação ultrassônica.
(Estudo e análise: Wołczański et al., 2019)
Merlino et al. (2019) também conduziram um estudo abrangente dos efeitos ultrassônicos na síntese de peptídeos de fase sólida à base de Fmoc, o que permitiu a síntese de diferentes peptídeos biologicamente ativos (até 44 mer), com uma notável economia de material e tempo de reação. Eles demonstraram que a ultrassonografia não exacerbou as principais reações colaterais e melhorou a síntese de peptídeos dotados de “sequências difíceis”, colocando a síntese de peptídeos em fase sólida promovida por ultrassom (US-SPPS) entre as atuais estratégias sintéticas de peptídeos de alta eficiência.
A disponibilidade de sistemas de alto desempenho para a síntese ultrassônica (sônica) de peptídeos permite taxas de síntese significativamente melhoradas e um aumento da pureza dos produtos brutos. (cf. Wołczański et al., 2019)
A investigação da racemização. Comparação de espectros significativos de RMN de 1H de modelos de peptídeos sintetizados manualmente usando a abordagem clássica à temperatura ambiente versus método ultrassônico em temperatura elevada. Deslocamentos químicos de His e Cys α-prótons e grupo metileno de Acm (painéis esquerdos), prótons ɣ-metil de Val (painéis direitos) mostram que a sonicação a 70 ° C não causa racemização.
(Estudo e análise: Wołczański et al., 2019)
Clivagem ultrassônica de peptídeos
Após a síntese de peptídeos em fase sólida (SPPS), os peptídeos sintetizados devem ser clivados das resinas poliméricas. Esta etapa também é conhecida como desproteção. Quando a agitação comum e a ultrassonografia para clivagem de peptídeos da resina são comparadas, o método de agitação requer aprox. 1 hora, enquanto a clivagem ultrassônica pode ser realizada em 15 a 20 min. A clivagem de peptídeos ultrassônicos pode ser aplicada à clivagem de aminoácidos e peptídeos protegidos ligados a resinas de poliestireno por meio de ligações de éster benzílico.
A clivagem ultrassônica de peptídeos de resina de poliestireno proporciona altos rendimentos de peptídeos em alta pureza, sem racemização, dentro de um procedimento rápido.
(estudo e gráfico: ©Anuradha e Ravindranath, 1995)
Reator agitado por ultrassom para síntese de peptídeos aprimorada e acelerada. A imagem mostra o ultrassonicador UP200St em um reator de vidro agitado.
A Hielscher Ultrasonics oferece várias soluções ultrassônicas para sonicação direta e indireta. Processadores ultrassônicos poderosos e controláveis com precisão fornecem exatamente a quantidade certa de energia ultrassônica para o vaso de reação. Quer você use seringas, tubos, placas de vários poços ou reatores de vidro como vaso de síntese, a Hielscher Ultrasonics oferece o ultrassom mais adequado para sua aplicação de peptídeos.
- Peptídeos personalizados
- produção de peptídeos em larga escala
- bibliotecas de peptídeos
Muitas sínteses de peptídeos são realizadas em seringas (por exemplo, reatores de seringas fritas). O agitador de seringa ultrassônico da Hielscher sonica a solução peptídica acoplando as ondas de ultrassom através da parede da seringa no líquido. O agitador de seringa ultrassônico é uma das soluções ultrassônicas mais populares para a síntese de peptídeos assistida por ultrassom.
O cuphorn ultrassônico é uma ferramenta adequada para sonicar até 5 vasos de reator, enquanto o VialTweeter pode conter até dez tubos de reação, além de cinco vasos maiores por meio de acessório de fixação.
Para outros tipos de reatores, como o reator de fase sólida Merrifield ou Kamysz e outros vasos/reatores de polipropileno ou borossilicato, a Hielscher oferece sistemas ultrassônicos personalizados para sonicação indireta.
Para a síntese de peptídeos em fase sólida em placas multipoços / microtitulação, o UIP400MTP é o dispositivo ideal. A cavitação ultrassônica é acoplada indiretamente uniformemente nos numerosos poços de amostra para transferência de massa superior e reação de síntese. Assista ao vídeo abaixo para ver o UIP400MTP em ação!
Obviamente, reatores de vidro estriado maiores, por exemplo, para síntese em fase de solução, podem ser facilmente equipados com sondas ultrassônicas (também conhecidas como sonotrodos ou buzinas ultrassônicas) de qualquer tamanho.
- Vários tipos de ultrassônicos
- Sonicação direta e indireta
- Controle preciso de intensidade
- Controle preciso da temperatura
- Ultrassom contínuo ou pulsado
- Recursos inteligentes, dispositivos programáveis
- disponível para qualquer volume
- escalabilidade linear
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A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração em escala laboratorial, piloto e industrial.
Literatura / Referências
- 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.
Fatos, vale a pena conhecer
Peptídeos
Peptídeos são compostos em que vários aminoácidos estão ligados por meio de ligações amida, as chamadas ligações peptídicas. Quando ligado em estruturas complexas – Normalmente consistindo de 50 ou mais aminoácidos -, essas grandes estruturas peptídicas são denominadas proteínas. Os peptídeos são um bloco de construção essencial da vida e desempenham inúmeras funções no corpo.
síntese de peptídeos
Em química orgânica, biologia molecular e ciências da vida, a síntese de peptídeos é o processo de produção de peptídeos. Os peptídeos são sintetizados quimicamente por meio da reação de condensação do grupo carboxila de um aminoácido para o grupo amino de outro aminoácido. Estratégias de grupos protetores (também grupos protetores) são geralmente usadas para evitar reações colaterais indesejadas com as várias cadeias laterais de aminoácidos.
A síntese química (in vitro) de peptídeos geralmente começa acoplando o grupo carboxila do aminoácido de entrada (terminal C) ao terminal N da cadeia peptídica em crescimento. Ao contrário dessa síntese de C para N, a biossíntese natural de proteínas de peptídeos longos em organismos vivos ocorre na direção oposta. Isso significa que, na biossíntese, o terminal N do aminoácido que chega está ligado ao terminal C da cadeia proteica (N-to-C).
A maioria dos protocolos de pesquisa e desenvolvimento para síntese de peptídeos é baseada em métodos de fase sólida, enquanto os métodos de síntese em fase de solução podem ser encontrados na produção industrial de peptídeos em larga escala.
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