Sinteza peptidelor a devenit eficientă folosind Sonicare
Sinteza peptidelor în fază solidă (SPPS) este metoda comună pentru sinteza peptidelor. Ultrasonication este un instrument fiabil pentru a intensifica sinteza peptidelor de fază solidă care rezultă în randamente mai mari, puritate îmbunătățită, nici o racemizare și viteză de reacție semnificativ accelerată. Hielscher Ultrasonics oferă diverse soluții cu ultrasunete pentru sinteza peptidelor, clivaj, și dizolvarea.
Sinteza peptidelor cu ultrasunete
Ultrasonication este deja aplicat pe scară largă ca metoda de intensificare în sinteza organică și este bine cunoscut pentru avantajele sale, cum ar fi drastic redus timpii de reacție, randamente mai mari, mai puțin subproduse, inițierea de căi, care nu a putut fi realizat în alte moduri, și / sau selectivitate mai bună. Beneficii mari pot fi obținute, de asemenea, atunci când sonicare este cuplat în reacții de sinteză peptidică. Rezultatele cercetării au demonstrat că sinteza peptidelor ultrasonically asistată atinge randament optimizat de peptide cu puritate ridicată, fără racemization într-un timp scurt de reacție.
- Randamente ridicate ale peptidelor
- Sinteză semnificativ mai rapidă
- Puritate mai mare a peptidelor
- Fără racemizare
- Sinteza paralelă a diferitelor peptide
- Scalabil liniar la orice volum
Cufor cu ultrasunete pentru sonicarea uniformă a mai multor vase de reactor pentru sinteza peptidelor îmbunătățită.
Grafic care demonstrează sinteza peptidică în fază solidă Merrifield. Ultrasonication este utilizat pentru a promova și de a spori reacția de sinteză, precum și pentru scindarea peptidelor sintetizate din rășină.
Grafic: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)
Sinteza peptidelor de fază solidă îmbunătățită cu ultrasunete
Sinteza peptidelor de 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 peptidelor este un instrument foarte apreciat pentru o sinteză mai eficace și rapidă a peptidelor.
Silva et al. (2021) a comparat sinteza peptidică "clasică" fluorenylmethoxycarbonyl (Fmoc)-solid phase synthesis (SPPS) cu spps asistată cu ultrasunete (SUA) pe baza preparării a trei peptide, și anume receptorul factorului de creștere fibroblast 3(FGFR3)-specific peptidei Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) și peptidele noi Pep2 (RQMATADEA-NH2) și Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2).
SPPS asistat de SUA a dus la o reducere de 14 ori (Pep1) și de 4 ori a timpului (Pep2) în asamblarea peptidelor în comparație cu metoda "clasică". Interesant este că SPPS asistat cu ultrasunete a dat Pep1 într-o puritate mai mare (82%) decât SPPS "clasic" (73%). Reducerea semnificativă a timpului, combinată cu o puritate ridicată a peptidelor brute obținute, a determinat echipa de cercetare să aplice SPPS asistată de SUA la peptida mare Pep3, care afișează un număr mare de aminoacizi hidrofobi și secvențe de homooligo. În mod remarcabil, sinteza acestei peptide de 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 de fază solidă folosind agitație cu ultrasunete.
(Studiu și analiză: Wołczański et al., 2019)
Merlino et al. (2019) a efectuat, de asemenea, un studiu cuprinzător al efectelor ultrasonice asupra sintezei peptidelor 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 exacerbează principalele reacții adverse și a îmbunătățit sinteza peptidelor înzestrate cu “secvențe dificile”, plasarea ultrasonically-promovat solid-faza sintezei peptidelor (US-SPPS) printre strategiile actuale de înaltă eficiență peptida sintetice.
Disponibilitatea sistemelor de înaltă performanță pentru sinteza cu ultrasunete (sonicală) a peptidelor permite îmbunătățirea semnificativă a ratelor de sinteză și o creștere a purității produselor brute. (cf. Wołczański et al., 2019)
Investigarea racemizării. Comparație a spectrelor semnificative 1H NMR ale modelelor 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 grupul de metilen de Acm (panouri stânga), protoni ɣ-metil de Val (panouri 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 să fie despicate din rășinile polimerice. Acest pas este, de asemenea, cunoscut sub numele de deprotecție. Când se compară agitarea și ultrasonication comune pentru scindarea peptidelor din rășină, metoda de agitare necesită aproximativ 1 oră, în timp ce clivajul cu ultrasunete poate fi realizat în 15 până la 20 min. 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, într-o procedură rapidă.
(studiu și grafic: ©Anuradha și Ravindranath, 1995)
Reactor ultrasonically agitat pentru sinteza peptidelor îmbunătățită și accelerată. Imaginea arată ultrasonicator UP200St într-un reactor de sticlă agitat.
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 la vasul de reacție. Indiferent dacă utilizați seringi, tuburi, plăci multi-bine, sau reactoare de sticlă ca vas de sinteză, Hielscher Ultrasonics oferă ultrasonicator cele mai potrivite pentru aplicarea peptida.
- peptide personalizate
- producția de peptide la scară largă
- biblioteci de peptide
Multe sinteze peptidice sunt efectuate în seringi (de exemplu, reactoare de seringi fritted). Agitatorul de seringă cu ultrasunete Hielscher sonicează soluția peptidică care cuplează undele cu ultrasunete prin peretele seringii în lichid. Agitatorul cu ultrasunete seringă este una dintre cele mai populare soluții cu ultrasunete pentru sinteza ultrasonically asistată de peptide.
Cuforul cu ultrasunete este un instrument potrivit pentru sonicarea a până la 5 vase de reactor, în timp ce VialTweeter poate deține până la zece tuburi de reacție, plus în plus cinci vase mai mari prin accesoriu de prindere.
Pentru alte tipuri de reactoare, cum ar fi reactorul cu fază solidă Merrifield sau Kamysz și alte vase / reactoare din polipropilenă sau borosilicată, Hielscher oferă sisteme cu ultrasunete personalizate pentru sonicare indirectă.
Pentru sinteza peptidelor în fază solidă în plăci multiwell / microtiter, UIP400MTP este dispozitivul ideal. Cavitația cu ultrasunete este cuplată indirect uniform în numeroasele puțuri de probă pentru un transfer de masă superior și reacție de sinteză. Urmăriți videoclipul de mai jos pentru a vedea UIP400MTP în acțiune!
Desigur, reactoare de sticlă strirred mai mari, 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
Contacteaza-ne! / Intreaba-ne!
Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru amestecarea aplicațiilor, dispersie, emulsificare și extracție pe scară de laborator, pilot și industrial.
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.
Ce trebuie să știți
Peptide
Peptidele sunt compuși în care mai mulți aminoacizi sunt legați prin legături de amidă, așa-numitele legături peptidice. Când este legat în structuri complexe – de obicei constând din 50 sau mai mulți aminoacizi -, aceste structuri peptidice mari sunt denumite proteine. Peptidele sunt un element 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 grupului carboxil al unui aminoacid la grupul amino al unui alt aminoacid. Protejarea grupurilor (de asemenea, grupuri de protecție) strategii sunt de obicei folosite pentru a evita reacțiile adverse nedorite cu diferite lanțuri laterale de aminoacizi.
Sinteza chimică (in vitro) a peptidelor începe cel mai adesea prin cuplarea grupului carboxil al aminoacidului primit (C-terminus) la N-terminusul lanțului peptidic în creștere. Spre deosebire de această sinteză C-to-N, biosinteza naturală a proteinelor peptidelor lungi în organismele vii are loc în direcția opusă. Aceasta înseamnă că, în biosinteză, N-terminusul aminoacidului primit este legat de C-terminusul 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 la scară largă de peptide.
Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la laborator la dimensiunea industrială.