Sinteza peptidică făcută eficientă folosind sonicare
Sinteza peptidelor în fază solidă (SPPS) este metoda comună pentru sinteza peptidelor. Ultrasonication este un instrument fiabil pentru intensificarea sintezei peptidice în fază solidă, rezultând randamente mai mari, puritate îmbunătățită, fără racemizare și viteză de reacție semnificativ accelerată. Hielscher Ultrasonics oferă diverse soluții cu ultrasunete pentru sinteza peptidelor, scindare și dizolvare.
Sinteza peptidelor cu ultrasunete
Ultrasonication este deja aplicat pe scară largă ca metodă de intensificare în sinteza organică și este bine cunoscut pentru avantajele sale, ar fi reducerea drastică a timpilor de reacție, randamente mai mari, mai puține produse secundare, inițierea de căi, care nu ar putea fi realizate în alte moduri, și / sau selectivitate mai bună. Beneficii mari pot fi, de asemenea, obținute, atunci când sonicare este cuplat în reacții de sinteză peptidică. Rezultatele cercetării au demonstrat că sinteza peptidelor asistată ultrasonically atinge un randament optimizat al peptidelor cu puritate ridicată, fără racemizare într-un timp scurt de reacție.
- Randamente peptidice ridicate
- Sinteză semnificativ mai rapidă
- Puritate peptidică mai mare
- Fără racemizare
- Sinteza paralelă a diferitelor peptide
- Liniar scalabil la orice volum
Cuphorn cu ultrasunete pentru sonicare uniformă a mai multor vase reactor pentru sinteza peptidică îmbunătățită.
Grafic care demonstrează sinteza peptidelor în fază solidă Merrifield. Ultrasonication este folosit pentru a promova și spori reacția de sinteză, precum și pentru scindarea peptidelor sintetizate din rășină.
Grafic: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)
Sinteza peptidelor în fază solidă îmbunătățită cu ultrasunete
Sinteza peptidelor în fază solidă (SPPS) este o reacție chimică care permite asamblarea unui lanț peptidic prin reacții succesive ale derivaților de aminoacizi pe un suport poros insolubil. Cu toate acestea, sinteza tradițională a peptidelor în fază solidă este un proces relativ ineficient și lent. Prin urmare, intensificarea cu ultrasunete a sintezei peptidice este un instrument foarte apreciat pentru o sinteză mai eficace și mai rapidă a peptidelor.
Silva et al. (2021) au comparat sinteza peptidelor în fază solidă (SPPS) cu fluorenilmetoxicarbonil (Fmoc) "clasică" cu SPPS asistat de ultrasunete (SUA) pe baza preparării a trei peptide, și anume peptida specifică Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) a receptorului factorului de creștere a fibroblastelor 3 (FGFR3) și peptidele noi Pep2 (RQMATADEA-NH2) și Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2).
SPPS asistat de SUA a condus la o reducere de 14 ori (Pep1) și de 4 ori (Pep2) în asamblarea peptidelor comparativ cu metoda "clasică". Interesant este faptul că SPPS asistat cu ultrasunete a produs Pep1 cu o puritate mai mare (82%) decât SPPS "clasic" (73%). Reducerea semnificativă a timpului, combinată cu puritatea peptidică brută ridicată atinsă, a determinat echipa de cercetare să aplice SPPS asistat de SUA peptidei mari Pep3, care prezintă un număr mare de aminoacizi hidrofobi și secvențe homooligo. În mod remarcabil, sinteza acestei peptide 25-mer a fost atinsă în mai puțin de 6 ore (347 min) în puritate moderată (aproximativ 49%).
Sinteza peptidică mai rapidă prin sinteza peptidelor în fază solidă folosind agitație cu ultrasunete.
(Studiu și analiză: Wołczański et al., 2019)
Merlino et al. (2019) au efectuat, de asemenea, un studiu cuprinzător al efectelor cu ultrasunete asupra sintezei peptidice în fază solidă pe bază de Fmoc, care a permis sinteza diferitelor peptide biologic active (până la 44-mer), cu o economie remarcabilă de material și timp de reacție. Ei au demonstrat că ultrasoniction nu a exacerbat principalele reacții secundare și a îmbunătățit sinteza peptidelor înzestrate cu “Secvențe dificile”, plasând sinteza peptidelor în fază solidă promovată ultrasonically (US-SPPS) printre strategiile actuale de sinteză peptidică de înaltă eficiență.
Disponibilitatea sistemelor de înaltă performanță pentru sinteza cu ultrasunete (sonică) a peptidelor permite îmbunătățirea semnificativă a ratelor de sinteză și creșterea purității produselor brute. (cf. Wołczański et al., 2019)
Investigarea racemizării. Compararea spectrelor RMN semnificative 1H ale modelelor de peptide sintetizate manual folosind abordarea clasică la temperatura camerei vs metoda cu ultrasunete la temperatură ridicată. Schimbările chimice ale lui și Cys α-protoni și grup metilen de Acm (panouri din stânga), protoni ɣ-metil de Val (panouri din dreapta) arată că sonicare la 70 ° C nu provoacă racemizare.
(Studiu și analiză: Wołczański et al., 2019)
Scindarea cu ultrasunete a peptidelor
După sinteza peptidelor în fază solidă (SPPS), peptidele sintetizate trebuie scindate din rășinile polimerice. Acest pas este, de asemenea, cunoscut sub numele de deprotecție. Atunci când se compară agitarea obișnuită și ultrasonication pentru scindarea peptidelor din rășină, metoda de agitare necesită aproximativ 1 oră, în timp ce scindarea cu ultrasunete poate fi realizată în 15 până la 20 de minute. Clivajul peptidic cu ultrasunete poate fi aplicat la scindarea aminoacizilor protejați și a peptidelor legate de rășinile de polistiren prin legături de ester benzilic.
Scindarea cu ultrasunete a peptidelor din rășină de polistiren oferă randamente ridicate de peptide în puritate ridicată, fără racemizare, în cadrul unei proceduri rapide.
(studiu și grafic: ©Anuradha și Ravindranath, 1995)
Ultrasonically agitat reactor pentru îmbunătățirea și accelerarea sintezei peptidelor. Imaginea arată ultrasonicator UP200St într-un reactor de sticlă agitată.
Hielscher Ultrasonics oferă diverse soluții cu ultrasunete pentru sonicare directă și indirectă. Procesoare cu ultrasunete puternice și precis controlabile furnizează exact cantitatea potrivită de energie cu ultrasunete vasului de reacție. Indiferent dacă utilizați seringi, tuburi, plăci cu mai multe puțuri sau reactoare de sticlă ca vas de sinteză, Hielscher Ultrasonics oferă cel mai potrivit ultrasonicator pentru aplicația peptidică.
- peptide personalizate
- producția de peptide pe scară largă
- Biblioteci peptidice
Multe sinteze peptidice sunt efectuate în seringi (de exemplu, reactoare cu seringi fripte). Hielscher cu ultrasunete seringă agitator sonicates soluția peptidică cuplarea undelor cu ultrasunete prin peretele seringii în lichid. Agitatorul seringii cu ultrasunete este una dintre cele mai populare soluții cu ultrasunete pentru sinteza ultrasonically asistată de peptide.
Cuphorn cu ultrasunete este un instrument potrivit pentru sonicare până la 5 vase reactor, în timp ce VialTweeter poate deține până la zece tuburi de reacție plus în plus cinci vas mai mare prin accesoriu clemă.
Pentru alte tipuri de reactoare, ar fi reactorul în fază solidă Merrifield sau Kamysz și alte vase / reactoare din polipropilenă sau borosilicat, Hielscher oferă sisteme cu ultrasunete personalizate cu clemă pentru sonicare indirectă.
Pentru sinteza peptidelor în fază solidă în plăci multiwell / microtitrare, UIP400MTP este dispozitivul ideal. Cavitația cu ultrasunete este cuplată indirect uniform în numeroasele puțuri de probă pentru transferul superior de masă și reacția de sinteză. Urmăriți videoclipul de mai jos pentru a vedea UIP400MTP în acțiune!
Desigur, reactoare mai mari din sticlă strirred, de exemplu pentru sinteza fazei de soluție, pot fi ușor echipate cu sonde cu ultrasunete (alias sonotrodes sau coarne cu ultrasunete) de orice dimensiune.
- Diferite tipuri de ultrasonicator
- sonicare directă și indirectă
- Control precis al intensității
- control precis al temperaturii
- ultrasunete continue sau pulsate
- Caracteristici inteligente, dispozitive programabile
- Disponibil pentru orice volum
- scalabilitate liniară
Contactează-ne! / Întreabă-ne!
Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru aplicații de amestecare, dispersie, emulsionare și extracție pe laborator, pilot și scară industrială.
Literatură / Referințe
- 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.
Fapte care merită știute
Peptide
Peptidele sunt compuși în care mai mulți aminoacizi sunt legați prin legături amidice, așa-numitele legături peptidice. Când este legat în structuri complexe – Constând în mod obișnuit din 50 sau mai mulți aminoacizi -, aceste structuri peptidice mari sunt denumite proteine. Peptidele sunt un bloc esențial al vieții și îndeplinesc numeroase funcții în organism.
Sinteza peptidelor
În chimia organică, biologia moleculară și știința vieții, sinteza peptidelor este procesul de producere a peptidelor. Peptidele sunt sintetizate chimic prin reacția de condensare a grupării carboxil a unui aminoacid la gruparea amino a altui aminoacid. Strategiile de protejare a grupurilor (de asemenea, grupurile de protecție) sunt de obicei utilizate pentru a evita reacțiile secundare nedorite cu diferitele lanțuri laterale de aminoacizi.
Sinteza chimică (in vitro) a peptidelor începe cel mai adesea prin cuplarea grupării carboxil a aminoacidului care intră (C-terminus) la capătul N-terminal al lanțului peptidic în creștere. Spre deosebire de această sinteză C-la-N, biosinteza naturală a proteinelor peptidelor lungi în organismele vii are loc în direcția opusă. Aceasta înseamnă că în biosinteză, capătul N-terminal al aminoacidului care intră este legat de capătul C al lanțului proteic (N-la-C).
Majoritatea protocoalelor de cercetare și dezvoltare pentru sinteza peptidelor se bazează pe metode în fază solidă, în timp ce metodele de sinteză în fază de soluție pot fi găsite în producția industrială pe scară largă a peptidelor.
Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la Laborator spre dimensiunea industrială.