Синтеза пептида је постала ефикасна коришћењем ултразвука
Синтеза пептида у чврстој фази (СППС) је уобичајена метода за синтезу пептида. Ултразвук је поуздан алат за интензивирање синтезе пептида у чврстој фази што резултира већим приносима, побољшаном чистоћом, без рацемизације и значајно убрзаном брзином реакције. Хиелсцхер Ултрасоницс нуди разна ултразвучна решења за синтезу, цепање и растварање пептида.
Ултразвучна синтеза пептида
Ултразвук се већ широко примењује као интензивирајући метод у органској синтези и добро је познат по својим предностима као што су драстично скраћено време реакције, већи приноси, мање нуспроизвода, покретање путева, што се не може постићи на друге начине, и/или боља селективност. Велике користи се такође могу добити када се соникација споји са реакцијама синтезе пептида. Резултати истраживања су показали да ултразвучно потпомогнута синтеза пептида постиже оптимизован принос пептида високе чистоће, без рацемизације за кратко време реакције.
- Високи приноси пептида
- Значајно бржа синтеза
- Већа чистоћа пептида
- Нема рацемизације
- Паралелна синтеза различитих пептида
- Линеарно скалабилан на било коју запремину
Ултразвучни купхорн за једнолику соникацију неколико реакторских судова за побољшану синтезу пептида.
График који приказује Меррифиелдову синтезу пептида у чврстој фази. Ултразвук се користи за унапређење и побољшање реакције синтезе, као и за цепање синтетизованих пептида из смоле.
График: ©Цонејос-Санцхез ет ал., 2014.)
Синтеза пептида у чврстој фази побољшана ултразвуком
Солид Пхасе Пептиде Синтхесис (СППС) је хемијска реакција која омогућава склапање пептидног ланца кроз узастопне реакције деривата аминокиселина на нерастворљивој порозној подлози. Међутим, традиционална синтеза пептида у чврстој фази је релативно неефикасан и спор процес. Стога је ултразвучно интензивирање синтезе пептида високо цењено средство за ефикаснију и брзу синтезу пептида.
Силва и др. (2021) упоредио је „класичну“ синтезу пептида флуоренилметоксикарбонил (Фмоц) у чврстој фази (СППС) са СППС уз помоћ ултразвука (УС) на основу припреме три пептида, наиме пептида специфичног за рецептор фактора раста фибробласта 3(ФГФР3) Пеп1 ( ВСППЛТЛГКЛЛС-НХ2) и нови пептиди Пеп2 (РКМАТАДЕА-НХ2) и Пеп3 (ААВАЛЛПАВЛЛАЛЛАПРКМАТАДЕА-НХ2).
СППС уз помоћ САД довео је до 14 пута (Пеп1) и 4 пута смањења времена (Пеп2) у састављању пептида у поређењу са „класичном“ методом. Занимљиво је да је СППС уз помоћ ултразвука дао Пеп1 веће чистоће (82%) него „класични“ СППС (73%). Значајно смањење времена у комбинацији са постигнутом високом чистоћом сировог пептида подстакло је истраживачки тим да примени СППС уз помоћ САД на велики пептид Пеп3, који показује велики број хидрофобних амино киселина и хомоолиго секвенци. Занимљиво је да је синтеза овог 25-мерног пептида постигнута за мање од 6 сати (347 мин) умерене чистоће (око 49%).
Бржа синтеза пептида путем синтезе пептида у чврстој фази коришћењем ултразвучног мешања.
(Студија и анализа: Воłцзански ет ал., 2019)
Мерлино и др. (2019) је такође спровео свеобухватну студију ултразвучних ефеката на синтезу пептида у чврстој фази на бази Фмоц, што је омогућило синтезу различитих биолошки активних пептида (до 44-мер), уз изузетну уштеду материјала и времена реакције. Они су показали да ултразвук није погоршао главне нежељене реакције и побољшао синтезу пептида обдарених “тешке секвенце”, стављајући ултразвучно промовисану синтезу пептида у чврстој фази (УС-СППС) међу тренутне високоефикасне стратегије синтезе пептида.
Доступност система високих перформанси за ултразвучну (звучну) синтезу пептида омогућава значајно побољшане стопе синтезе и повећање чистоће сирових производа. (уп. Воłцзански ет ал., 2019)
Истраживање рацемизације. Поређење значајних 1Х НМР спектра модела пептида синтетизованих ручно коришћењем класичног приступа на собној температури у односу на ултразвучну методу на повишеној температури. Хемијски помаци Хис и Цис α-протона и метиленске групе Ацм (леви панели), ɣ-метил протона Вал (десни панели) показују да соникација на 70°Ц не изазива рацемизацију.
(Студија и анализа: Воłцзански ет ал., 2019)
Ултразвучно цепање пептида
Након синтезе пептида у чврстој фази (СППС), синтетисани пептиди морају бити одцепљени од полимерних смола. Овај корак је такође познат као уклањање заштите. Када се упореде уобичајено мућкање и ултразвук за цепање пептида од смоле, метода мућкања захтева прибл. 1 сат, док се ултразвучно цепање може постићи за 15 до 20 мин. Ултразвучно цепање пептида може се применити на цепање заштићених аминокиселина и пептида повезаних са полистиренским смолама преко бензил естарских веза.
Ултразвучно цепање пептида из полистиренске смоле даје високе приносе пептида високе чистоће, без рацемизације, у оквиру брзог поступка.
(студија и графика: ©Анурадха и Равиндранатх, 1995)
Реактор са ултразвучним мешањем за побољшану и убрзану синтезу пептида. На слици је приказано ултрасоникатор УП200Ст у реактору са мешањем стакла.
Хиелсцхер Ултрасоницс нуди различита ултразвучна решења за директну и индиректну соникацију. Снажни и прецизно контролисани ултразвучни процесори испоручују тачно праву количину ултразвучне енергије у реакциони суд. Без обзира да ли користите шприцеве, епрувете, плоче са више бунара или стаклене реакторе као посуду за синтезу, Хиелсцхер Ултрасоницс нуди најпогоднији ултрасоникатор за вашу пептидну примену.
- прилагођени пептиди
- производња пептида великих размера
- пептидне библиотеке
Многе синтезе пептида се изводе у шприцевима (нпр. реактори са фритираним шприцевима). Хиелсцхерова ултразвучна мешалица за шприцеве соницира раствор пептида спајајући ултразвучне таласе кроз зид шприца у течност. Ултразвучна мешалица за шприц је једно од најпопуларнијих ултразвучних решења за ултразвучну синтезу пептида.
Ултразвучни цупхорн је погодан алат за соникацију до 5 реакторских посуда, док ВиалТвеетер може да држи до десет реакционих цеви плус додатно пет већих посуда преко прибора за причвршћивање.
За друге типове реактора као што су Меррифиелд или Камисз чврстофазни реактор и друге посуде/реактори од полипропилена или боросиликата, Хиелсцхер нуди прилагођене ултразвучне системе за индиректну соникацију.
За синтезу пептида у чврстој фази у плочама са више јажица / микротитарским плочама, УИП400МТП је идеалан уређај. Ултразвучна кавитација је индиректно уједначена у бројним бунарима за узорке ради супериорног преноса масе и реакције синтезе. Погледајте видео испод да видите УИП400МТП у акцији!
Наравно, већи стаклени реактори са мешањем, на пример за синтезу у фази раствора, могу се лако опремити ултразвучним сондама (ака сонотроде или ултразвучне рогове) било које величине.
- разне врсте ултразвучних апарата
- директна и индиректна соникација
- прецизна контрола интензитета
- прецизна контрола температуре
- континуирани или пулсни ултразвук
- паметне функције, програмабилни уређаји
- доступан за било коју запремину
- линеарна скалабилност
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Хиелсцхер Ултрасоницс производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси за апликације за мешање, дисперзију, емулзификацију и екстракцију у лабораторијским, пилотским и индустријским размерама.
Литература / Референце
- 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.
Чињенице које вреди знати
пептиди
Пептиди су једињења у којима је више аминокиселина повезано преко амидних веза, такозваних пептидних веза. Када се вежу у сложене структуре – обично се састоје од 50 или више аминокиселина -, ове велике пептидне структуре се називају протеини. Пептиди су суштински градивни блок живота и испуњавају бројне функције у телу.
синтеза пептида
У органској хемији, молекуларној биологији и науци о животу, синтеза пептида је процес производње пептида. Пептиди се хемијски синтетишу реакцијом кондензације карбоксилне групе једне амино киселине у амино групу друге амино киселине. Стратегије заштитних група (такође заштитних група) се обично користе да би се избегле нежељене споредне реакције са различитим бочним ланцима аминокиселина.
Хемијска (ин витро) синтеза пептида најчешће почиње спајањем карбоксилне групе долазеће аминокиселине (Ц-терминус) на Н-терминус растућег пептидног ланца. За разлику од ове Ц-то-Н синтезе, природна протеинска биосинтеза дугих пептида у живим организмима одвија се у супротном смеру. То значи да је у биосинтези, Н-крај долазне амино киселине везан за Ц-крај протеинског ланца (Н-до-Ц).
Већина истраживачких и развојних протокола за синтезу пептида заснива се на методама чврсте фазе, док се методе синтезе у фази раствора могу наћи у индустријској производњи пептида великих размера.
Хиелсцхер Ултрасоницс производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси од лаб до индустријска величина.