Sinteza peptidov je učinkovita z uporabo ultrazvočnega razbijanja
Sinteza peptidov v trdni fazi (SPPS) je običajna metoda za sintezo peptidov. Ultrasonication je zanesljivo orodje za intenziviranje sinteze peptidov v trdni fazi, kar ima za posledico višje donose, izboljšano čistost, brez racemizacije in znatno pospešeno hitrost reakcije. Hielscher Ultrasonics ponuja različne ultrazvočne rešitve za sintezo, cepitev in raztapljanje peptidov.
Ultrazvočna sinteza peptidov
Ultrasonication se že široko uporablja kot intenzivna metoda v organski sintezi in je dobro znana po svojih prednostih, kot so drastično skrajšani reakcijski časi, višji izkoristki, manj stranskih produktov, sprožitev poti, ki jih ni bilo mogoče doseči na druge načine, in / ali boljša selektivnost. Velike koristi je mogoče doseči tudi, če je ultrazvočno razbijanje povezano z reakcijami sinteze peptidov. Rezultati raziskav so pokazali, da ultrazvočno podprta sinteza peptidov doseže optimiziran donos peptidov z visoko čistostjo, brez racemizacije v kratkem reakcijskem času.
- Visoki donos peptidov
- Bistveno hitrejša sinteza
- Višja čistost peptidov
- Brez racemizacije
- Vzporedna sinteza različnih peptidov
- Linearno razširljiv na poljuben volumen
Ultrazvočni cuphorn za enakomerno ultrazvočno razbijanje več reaktorskih posod za izboljšano sintezo peptidov.
Grafika, ki prikazuje sintezo peptidov v trdni fazi Merrifield. Ultrasonication se uporablja za spodbujanje in izboljšanje sintezne reakcije, kot tudi za cepitev sintetiziranih peptidov iz smole.
Grafika: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)
Sinteza peptidov v trdni fazi izboljšana z ultrazvokom
Sinteza peptidov v trdni fazi (SPPS) je kemična reakcija, ki omogoča sestavljanje peptidne verige z zaporednimi reakcijami aminokislinskih derivatov na netopni porozni podlagi. Vendar pa je tradicionalna sinteza peptidov v trdni fazi razmeroma neučinkovit in počasen proces. Zato je ultrazvočna intenzifikacija sinteze peptidov zelo cenjeno orodje za učinkovitejšo in hitrejšo sintezo peptidov.
(2021) primerjali "klasično" sintezo peptidov fluorenilmetoksikarbonil (Fmoc) v trdni fazi (SPPS) s SPPS, ki ga podpira ultrazvok (ZDA), ki temelji na pripravi treh peptidov, in sicer peptida, specifičnega za receptor rastnega faktorja fibroblastov 3 (FGFR3) Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) in novih peptidov Pep2 (RQMATADEA-NH2) in Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2).
SPPS s pomočjo ZDA je privedel do 14-kratnega (Pep1) in 4-kratnega zmanjšanja časa (Pep2) pri sestavljanju peptidov v primerjavi s "klasično" metodo. Zanimivo je, da je ultrazvočno podprt SPPS dal Pep1 z višjo čistostjo (82%) kot "klasični" SPPS (73%). Znatno zmanjšanje časa v kombinaciji z visoko doseženo surovo čistostjo peptidov je spodbudilo raziskovalno skupino, da je uporabila SPPS s pomočjo ZDA za velik peptid Pep3, ki kaže veliko število hidrofobnih aminokislin in homooligo-zaporedij. Zanimivo je, da je bila sinteza tega 25-mernega peptida dosežena v manj kot 6 urah (347 min) pri zmerni čistosti (približno 49%).
Hitrejša sinteza peptidov s sintezo peptidov v trdni fazi z uporabo ultrazvočnega mešanja.
(Študija in analiza: Wołczański et al., 2019)
Merlino et al. (2019) so izvedli tudi celovito študijo ultrazvočnih učinkov na sintezo peptidov v trdni fazi na osnovi Fmoc, kar je omogočilo sintezo različnih biološko aktivnih peptidov (do 44-mer), z izjemnimi prihranki materiala in reakcijskega časa. Pokazali so, da ultrazvočno ravnanje ni poslabšalo glavnih stranskih reakcij in izboljšalo sintezo peptidov, ki so obdarjeni z “Težka zaporedja”, ki ultrazvočno spodbuja sintezo peptidov v trdni fazi (US-SPPS) med trenutnimi visoko učinkovitimi strategijami sinteze peptidov.
Razpoložljivost visoko zmogljivih sistemov za ultrazvočno (zvočno) sintezo peptidov omogoča bistveno izboljšane stopnje sinteze in povečanje čistosti surovin. (prim. Wołczański et al., 2019)
Preiskava racemizacije. Primerjava pomembnih 1H NMR spektrov modelov peptidov, sintetiziranih ročno z uporabo klasičnega pristopa pri sobni temperaturi v primerjavi z ultrazvočno metodo pri povišani temperaturi. Kemični premiki His in Cys α-protonov in metilenske skupine Acm (leve plošče), ɣ-metil protonov Val (desne plošče) kažejo, da ultrazvočna razbijanje pri 70 °C ne povzroča racemizacije.
(Študija in analiza: Wołczański et al., 2019)
Ultrazvočna cepitev peptidov
Po sintezi peptidov v trdni fazi (SPPS) je treba sintetizirane peptide razcepiti iz polimernih smol. Ta korak je znan tudi kot dezaščita. Ko primerjamo običajno tresenje in ultrazvočno razcepitev peptidov iz smole, metoda tresenja zahteva približno 1 uro, medtem ko se ultrazvočna cepitev lahko doseže v 15 do 20 minutah. Ultrazvočna cepitev peptidov se lahko uporablja za cepitev zaščitenih aminokislin in peptidov, povezanih s polistirenskimi smolami prek benzilnih estrskih vezi.
Ultrazvočna cepitev peptidov iz polistirenske smole daje visoke donose peptidov visoke čistosti, brez racemizacije, v hitrem postopku.
(študija in grafika: ©Anuradha in Ravindranath, 1995)
Ultrazvočno vznemirjen reaktor za izboljšano in pospešeno sintezo peptidov. Na sliki je prikazana ikona ultrazvočni aparat UP200St v reaktorju z mešanim steklom.
Hielscher Ultrasonics ponuja različne ultrazvočne rešitve za neposredno in posredno ultrazvočno razbijanje. Zmogljivi in natančno nadzorovani ultrazvočni procesorji dovajajo natančno pravo količino ultrazvočne energije v reakcijsko posodo. Ne glede na to, ali kot sintezno posodo uporabljate brizge, epruvete, plošče z več vdolbicami ali steklene reaktorje, Hielscher Ultrasonics ponuja najprimernejši ultrazvočni aparat za vašo peptidno aplikacijo.
- prilagojeni peptidi
- obsežna proizvodnja peptidov
- Peptidne knjižnice
Številne sinteze peptidov se izvajajo v brizgah (npr. Reaktorji z brizgami). Hielscherjev ultrazvočni mešalec brizg ultrazvočno izloči peptidno raztopino, ki povezuje ultrazvočne valove skozi steno brizge v tekočino. Ultrazvočno mešalo brizg je ena izmed najbolj priljubljenih ultrazvočnih rešitev za ultrazvočno podprto sintezo peptidov.
Ultrazvočni cuphorn je primerno orodje za sonikiranje do 5 reaktorskih posod, medtem ko lahko VialTweeter sprejme do deset reakcijskih cevi in dodatno pet večjih posode prek vpenjalne opreme.
Za druge vrste reaktorjev, kot so trdnofazni reaktor Merrifield ali Kamysz in druge polipropilenske ali borosilikatne posode / reaktorji, Hielscher ponuja prilagojene vpenjalne ultrazvočne sisteme za posredno ultrazvočno razbijanje.
Za sintezo peptidov v trdni fazi v ploščah z več jamami / mikrotitrom je UIP400MTP idealna naprava. Ultrazvočna kavitacija je posredno enakomerno povezana s številnimi vzorci za vrhunski prenos mase in reakcijo sinteze. Oglejte si spodnji videoposnetek, če si želite ogledati UIP400MTP v akciji!
Seveda je mogoče večje reaktorje iz strirred stekla, npr. za sintezo raztopinske faze, enostavno opremiti z ultrazvočnimi sondami (a.k.a. sonotrodes ali ultrazvočnimi rogovi) katere koli velikosti.
- različne vrste ultrazvočnih aparatov
- neposredno in posredno ultrazvočno razbijanje
- natančen nadzor intenzivnosti
- natančen nadzor temperature
- kontinuirani ali pulzni ultrazvok
- pametne funkcije, programabilne naprave
- Na voljo za poljubno količino
- linearna razširljivost
Kontaktirajte nas! / Vprašajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljive ultrazvočne homogenizatorje za mešanje, disperzijo, emulgacijo in ekstrakcijo v laboratorijski, pilotni in industrijski ravni.
Literatura / Reference
- 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.
Dejstva, ki jih je vredno vedeti
Peptidi
Peptidi so spojine, kjer je več aminokislin povezanih prek amidnih vezi, tako imenovanih peptidnih vezi. Ko je vezan v kompleksne strukture – Običajno je sestavljen iz 50 ali več aminokislin - te velike peptidne strukture se imenujejo beljakovine. Peptidi so bistveni gradnik življenja in izpolnjujejo številne funkcije v telesu.
sinteza peptidov
V organski kemiji, molekularni biologiji in znanosti o življenju je sinteza peptidov proces proizvodnje peptidov. Peptidi se kemično sintetizirajo s kondenzacijsko reakcijo karboksilne skupine ene aminokisline v aminoskupino druge aminokisline. Strategije zaščitnih skupin (tudi zaščitnih skupin) se običajno uporabljajo, da bi se izognili neželenim stranskim reakcijam z različnimi stranskimi verigami aminokislin.
Kemična (in-vitro) sinteza peptidov se najpogosteje začne s spajanjem karboksilne skupine vhodne aminokisline (C-konec) na N-konec rastoče peptidne verige. V nasprotju s to sintezo C-to-N se naravna biosinteza beljakovin dolgih peptidov v živih organizmih pojavlja v nasprotni smeri. To pomeni, da je v biosintezi N-konec vhodne aminokisline povezan s C-koncem beljakovinske verige (N-to-C).
Večina raziskovalnih in razvojnih protokolov za sintezo peptidov temelji na metodah trdne faze, medtem ko je metode sinteze raztopine mogoče najti v obsežni industrijski proizvodnji peptidov.
Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljive ultrazvočne homogenizatorje iz laboratorij k industrijska velikost.