Syntéza peptidov zefektívnená pomocou ultrazvukom
Syntéza peptidov pevnej fázy (SPPS) je bežnou metódou syntézy peptidov. Ultrazvukom je spoľahlivý nástroj na zintenzívnenie syntézy peptidov pevnej fázy, čo vedie k vyšším výnosom, zlepšenej čistote, žiadnej racemizácii a výrazne zrýchlenej reakčnej rýchlosti. Hielscher Ultrasonics ponúka rôzne ultrazvukové riešenia pre syntézu peptidov, štiepenie a rozpúšťanie.
Ultrazvuková syntéza peptidov
Ultrazvukom je už široko aplikovaný ako zintenzívnenie metódy v organickej syntéze a je dobre známy pre svoje výhody, ako sú drasticky znížené reakčné časy, vyššie výnosy, menej vedľajších produktov, začatie ciest, ktoré nebolo možné dosiahnuť inými spôsobmi, a / alebo lepšiu selektívnosť. Veľké výhody je možné získať aj vtedy, keď je ultrazvukom spojený s reakciami syntézy peptidov. Výsledky výskumu preukázali, že rozpúšťadle asistovaná syntéza peptidov dosahuje optimalizovaný výnos peptidov s vysokou čistotou, bez racemizácie v krátkom reakčnom čase.
- Vysoké výnosy peptidov
- Výrazne rýchlejšia syntéza
- Vyššia čistota peptidov
- Žiadna racemizácia
- Paralelná syntéza rôznych peptidov
- Lineárne škálovateľné na akýkoľvek objem
Ultrazvukový cuphorn pre jednotnú ultrazvukom niekoľkých reaktorových ciev pre zlepšenie syntézy peptidov.
Grafika demonštrujúca syntézu peptidov Merrifieldovej pevnej fázy. Ultrazvukom sa používa na podporu a zvýšenie syntéznej reakcie, ako aj na štiepenie syntetizovaných peptidov zo živice.
Grafika: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)
Syntéza peptidov s pevnou fázou sa zlepšila ultrazvukom
Syntéza peptidov pevnej fázy (SPPS) je chemická reakcia, ktorá umožňuje montáž peptidového reťazca prostredníctvom postupných reakcií derivátov aminokyselín na nerozpustnú poréznu podporu. Tradičná syntéza peptidov v pevnej fáze je však relatívne neefektívny a pomalý proces. Preto ultrazvuková intenzifikácia syntézy peptidov je vysoko uznávaným nástrojom pre efektívnejšiu a rýchlejšiu syntézu peptidov.
Silva et al. (2021) porovnával "klasickú" syntézu peptidov s pevnou fázou fluorenylmetoxykarbonyl (Fmoc)-solid fázy (SPPS) s ultrazvukom (US) s pomocou SPPS založenú na príprave troch peptidov, a to fibroblastového receptora rastového faktora 3(FGFR3)-špecifického peptidu Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) a nových peptidov Pep2 (RQMATADEA-NH2) a Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2).
SPPS s pomocou USA viedla k 14-násobnému (Pep1) a 4-násobnému skráteniu času (Pep2) v peptidovej zostave v porovnaní s "klasickou" metódou. Zaujímavé je, že ultrazvukom asistovaná SPPS priniesla Pep1 vo vyššej čistote (82%) ako "klasická" SPPS (73%). Výrazné časové zníženie v kombinácii s vysokou dosiahnutou čistotou surového peptidu podnietilo výskumný tím, aby aplikoval SPPS s pomocou USA na veľký peptid Pep3, ktorý vykazuje vysoký počet hydrofóbnych aminokyselín a homooligových sekvencií. Je pozoruhodné, že syntéza tohto 25-mer peptidu bola dosiahnutá za menej ako 6 hodín (347 min) v miernej čistote (približne 49%).
Rýchlejšia syntéza peptidov prostredníctvom syntézy peptidov pevnej fázy pomocou ultrazvukovej agitácie.
(Štúdia a analýza: Wołczański et al., 2019)
Merlino et al. (2019) tiež vykonal komplexnú štúdiu ultrazvukových účinkov na syntézu peptidov v pevnej fáze založenej na Fmoc, ktorá umožnila syntézu rôznych biologicky aktívnych peptidov (až 44-mer), s pozoruhodnou úsporou materiálu a reakčného času. Preukázali, že ultrazvukom nezhoršil hlavné vedľajšie reakcie a zlepšil syntézu peptidov vybavených “ťažké sekvencie”, umiestnenie rozpúšťadle-podporované solid-fázy syntézy peptidov (US-SPPS) medzi súčasné vysoko efektívne peptidové syntetické stratégie.
Dostupnosť vysokovýkonných systémov pre ultrazvukovú (sonickú) syntézu peptidov umožňuje výrazne lepšie miery syntézy a zvýšenie čistoty surových výrobkov. (porov. Wołczański et al., 2019)
Vyšetrovanie racemizácie. Porovnanie významných 1H NMR spektra modelov peptidov syntetizovaných ručne pomocou klasického prístupu pri izbovej teplote vs ultrazvukovej metódy pri zvýšenej teplote. Chemické posuny His a Cys α-protóny a metylénovej skupiny Acm (ľavé panely), ɣ-metyl protóny Val (pravé panely) ukazujú, že ultrazvukom pri 70 ° C nespôsobuje racemizáciu.
(Štúdia a analýza: Wołczański et al., 2019)
Ultrazvukové štiepenie peptidov
Po syntéze peptidov v pevnej fáze (SPPS) musia byť syntetizované peptidy odrezané od polymérnych živíc. Tento krok je tiež známy ako deprotekcia. Keď sa porovnáva bežné trasenie a ultrazvukom pre peptidové štiepenie zo živice, metóda trasenia vyžaduje približne 1 hodinu, zatiaľ čo ultrazvukové štiepenie môže byť vykonané za 15 až 20 minút. Ultrazvukový peptidový štiepenie môže byť aplikovaný na štiepenie chránených aminokyselín a peptidov spojených s polystyrénovými živicami prostredníctvom benzylových esterových väzieb.
Ultrazvukové štiepenie peptidov z polystyrénovej živice poskytuje vysoké výnosy peptidov vo vysokej čistote, bez racemizácie, v rámci rýchleho postupu.
(štúdium a grafika: ©Anuradha a Ravindranath, 1995)
Rozpúšťadle rozrušený reaktor pre zlepšenie a urýchlenie syntézy peptidov. Na obrázku je znázornené Ultrasonicator UP200St v miešanom sklenenom reaktore.
Hielscher Ultrasonics ponúka rôzne ultrazvukové riešenie pre priamu a nepriamu ultrazvukom. Výkonné a presne ovládateľné ultrazvukové procesory dodávajú presne správne množstvo ultrazvukovej energie reakčnej nádobe. Či už používate injekčné striekačky, trubice, multi-well dosky, alebo sklenené reaktory ako syntetizačnú nádobu, Hielscher Ultrasonics ponúka najvhodnejší ultrasonicator pre vašu peptidovú aplikáciu.
- prispôsobené peptidy
- rozsiahla produkcia peptidov
- peptidové knižnice
Mnohé peptidové syntézy sa vykonávajú v injekčných striekačkách (napr. v reaktoroch s fritovanými injekčnými striekačkami). Hielscherov ultrazvukový injekčný miešač sonices peptidový roztok spájajúci ultrazvukové vlny cez stenu injekčnej striekačky do kvapaliny. Ultrazvukový injekčný striekačkový miešač je jedným z najpopulárnejších ultrazvukových riešení pre rozpúšťadle-asistovanú syntézu peptidov.
Ultrazvukový cuphorn je vhodný nástroj na sonikáciu až 5 reaktorových nádob, zatiaľ čo VialTweeter môže pojať až desať reakčných trubíc plus navyše päť väčších nádob prostredníctvom upínacieho príslušenstva.
Pre iné typy reaktorov, ako je reaktor Merrifield alebo Kamysz v pevnej fáze a iné polypropylénové alebo borosilikátové nádoby / reaktory, Hielscher ponúka prispôsobené upínacie ultrazvukové systémy pre nepriamu ultrazvukom.
Pre syntézu peptidov v pevnej fáze v multiwellových / mikrotiterových doskách je UIP400MTP ideálnym zariadením. Ultrazvuková kavitácia je nepriamo jednotne spojená s početnými vzorkovacími jamkami pre vynikajúci prenos hmoty a syntéznu reakciu. Pozrite si video nižšie a pozrite si UIP400MTP (UIP400MTP) V akcii!
Samozrejme, väčšie reaktory sostrirred skla, napr. pre syntézu fázy riešenia, môžu byť ľahko vybavené ultrazvukovými sondami (alias sonotródami alebo ultrazvukovými rohmi) akejkoľvek veľkosti.
- rôzne ultrasonicator typy
- priama a nepriama ultrazvukom
- presná kontrola intenzity
- precízna regulácia teploty
- kontinuálny alebo pulzný ultrazvuk
- inteligentné funkcie, programovateľné zariadenia
- K dispozícii pre ľubovoľný zväzok
- Lineárna škálovateľnosť
Kontaktuj nás! / Opýtajte sa nás!
Hielscher Ultrazvukom vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory pre miešanie aplikácií, disperzie, emulgácie a extrakcie na laboratórne, pilotné a priemyselné meradle.
Literatúra/referencie
- 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.
Fakty stojí za to vedieť
Peptidy
Peptidy sú zlúčeniny, kde sú viaceré aminokyseliny spojené prostredníctvom amidových väzieb, takzvaných peptidových väzieb. Keď sú viazané v zložitých štruktúrach – Zvyčajne sa skladajú z 50 alebo viacerých aminokyselín - tieto veľké peptidové štruktúry sa nazývajú proteíny. Peptidy sú základným stavebným kameňom života a plnia početné funkcie v tele.
Syntéza peptidov
V organickej chémii, molekulárnej biológii a vede o živote je syntéza peptidov procesom výroby peptidov. Peptidy sa chemicky syntetizujú kondenzačnou reakciou karboxylovej skupiny jednej aminokyseliny na aminoskupinu inej aminokyseliny. Stratégie ochrany skupín (tiež ochranných skupín) sa zvyčajne používajú, aby sa zabránilo nežiaducim vedľajším reakciám s rôznymi aminokyselinovými vedľajšími reťazcami.
Chemická (in vitro) syntéza peptidov najčastejšie začína spojením karboxylovej skupiny prichádzajúcej aminokyseliny (C-terminus) s N-koncovým bodom rastúceho peptidového reťazca. Na rozdiel od tejto syntézy C-to-N sa biosyntéza prírodných bielkovín dlhých peptidov v živých organizmoch vyskytuje v opačnom smere. To znamená, že pri biosyntéze je N-terminus prichádzajúcej aminokyseliny spojený s C-koncovým bodom proteínového reťazca (N-to-C).
Väčšina výskumných a vývojových protokolov pre syntézu peptidov je založená na metódach pevnej fázy, zatiaľ čo metódy syntézy fázy roztoku možno nájsť vo veľkoplošnej priemyselnej výrobe peptidov.
Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizers z laboratórium na priemyselnej veľkosti.