Peptidna sinteza je učinila efikasnim korišćenje sonication
Solid Phase Peptide Synthesis (SPPS) je uobičajena metoda za sintezu peptida. Ultrazvučnost je pouzdan alat za intenziviranje čvrste faze sinteze peptida što rezultira većim prinosima, poboljšanom čistoćom, bez rase i značajno ubrzanom brzinom reakcije. Hielscher Ultrasonics nudi razna ultrazvučna rešenja za sintezu peptida, dekolte i rastvaranje.
Ultrazvučna peptidna sinteza
Ultrazvuka se već široko primenjuje kao intenziviranje metoda u organskoj sintezi i dobro je poznata po svojim prednostima kao što su drastično smanjena vremena reakcije, veći prinosi, manje nusproiza, pokretanje staza, koje nisu mogle da se ostvare na druge načine, i/ili bolja selektornost. Velike prednosti se takođe mogu dobiti, kada je sonication u paru sa reakcijama peptidne sinteze. Rezultati istraživanja su pokazali da ultrasonično potpomognuta sinteza peptida postiže optimizovani prinos peptida sa visokom čistoćom, bez rase u kratkom vremenu reakcije.
- Visoki prinosi peptida
- Znatno brža sinteza
- Veća čistoća peptida
- Nema trkačke izacije
- Paralelna sinteza raznih peptida
- Linearna skalabilna na bilo koji volumen
Ultrazvučni cuphorn za ujednačenu soniciju nekoliko reaktorskih posuda za poboljšanu sintezu peptida.
Grafika koja demonstrira Merrifield čvrstu fazu peptidne sinteze. Ultrazvuka se koristi za promovisanje i poboljšanje reakcije sinteze kao i za dekolte sintetisanih peptida iz smole.
Grafika: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)
Solidna faza Peptide sinteze poboljšana ultrazvukom
Solid Phase Peptide Synthesis (SPPS) je hemijska reakcija koja omogućava montažu peptidnog lanca kroz uzastopne reakcije derivata aminokiseline na nerešivu poroznu podršku. Međutim, tradicionalna sinteza peptida u čvrstoj fazi je relativno neefikasan i spor proces. Stoga je ultrazvučno intezifikacija sinteze peptida veoma cenjeno sredstvo za efikasniju i brziju sintezu peptida.
Silva et al. (2021) compared "classical" fluorenylmethoxycarbonyl (Fmoc)-solid phase peptide synthesis (SPPS) with ultrasound (US)-assisted SPPS based on the preparation of three peptides, naime, fibroblast faktor rasta receptor 3(FGFR3)specifični peptid Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) i roman peptidi Pep2 (RQMATADEA-NH2) i Pep3 (AAVALLPAVLLAPRQMATADEA-NH2).
SPPS uz pomoć SAD doveo je do 14 puta (Pep1) i 4 puta smanjenja vremena (Pep2) u peptidnom saboru u poređenju sa "klasičnim" metodom. Zanimljivo je da je SPPS uz pomoć ultrazvuka doneo Pep1 u većoj čistoći (82 odsto) od "klasičnog" SPPS-a (73 odsto). Značajno smanjenje vremena u kombinaciji sa visokom sirovom peptidnom čistoćom dovelo je do toga da istraživački tim primeni SPPS uz pomoć SAD na veliki peptid Pep3, koji prikazuje veliki broj hidrofobnih aminokiselina i homooligo-sekvenci. Izvanredno, sinteza ovog peptida od 25 mer je dostigla u roku od manje od 6 sati (347 min) u umerenoj čistoći (oko 49%).
Brža sinteza peptida putem čvrste faze sinteze peptida pomoću ultrazvučne agitacije.
(Studija i analiza: Wołczaski et al., 2019)
Merlino et al. (2019) je takođe sproveo sveobuhvatnu studiju ultrazvučnih efekata na sintezu čvrste faze peptida na Fmoc-u, koja je omogućila sintezu različitih biološki aktivnih peptida (do 44-mer), uz zavidnu uštedu materijala i vremena reakcije. Oni su pokazali da ultrazvučnost nije pogoršala reakcije glavne strane i poboljšala sintezu peptida obdarenih “teške sekvence”, svrstava ultrasonično promovisanu sintezu peptida (US-SPPS) među trenutne visokoefikasne peptidne sintetičke strategije.
Dostupnost sistema visokih performansi za ultrazvučnu (soničnu) sintezu peptida omogućava značajno poboljšanu stopu sinteze i povećanje čistoće sirovih proizvoda. (cf. Wołczaski et al., 2019)
Istraga rase. Poređenje značajne 1H NMR spektra modela peptida sintetisalo se ručno koristeći klasičan pristup na sobnoj temperaturi vs ultrazvučnom metodu na povišenoj temperaturi. Hemijski pomaci His and Cys α-protons i metilen grupe Acm (levi paneli), ɣ-metil protoni Val (desni paneli) pokazuju da sonicija na 70°C ne izaziva trkačku promenu.
(Studija i analiza: Wołczaski et al., 2019)
Ultrazvučni dekolte peptida
Posle čvrste faze sinteze peptida (SPPS), sintetisani peptidi moraju da se odagnaju od polimernih smola. Ovaj korak je poznat i kao deprotekcija. Kada se uporedi uobičajeno drhtanje i ultrazvuka za peptidni dekolte iz smole, metoda tresanja zahteva aproks. 1 sat, dok ultrazvučni dekolte može da se postigne za 15 do 20 min. Ultrazvučni peptidni dekolte možete naneti na dekolte zaštićenih aminokiselina i peptida povezanih sa polistiranskim smolama preko benzylic ester veza.
Ultrazvučni dekolte peptida od polistirenske smole daje visoke prinose peptida u visokoj čistoći, bez rase, u okviru brzog postupka.
(study and graphic: ©Anuradha and Ravindranath, 1995)
Ultrasonično agitovan reaktor za poboljšanu i ubrzanu sintezu peptida. Na slici se vidi ultrazvučni UP200St u promešanom staklenom reaktoru.
Hielscher Ultrasonics nudi razna ultrazvučna rešenja za direktnu i indirektnu soniaciju. Moćni i precizno kontrolišući ultrazvučni procesori snabdevaju tačno pravu količinu ultrazvučne energije posudi za reakciju. Bilo da koristite špriceve, cevi, višestruke ploče ili staklene reaktore kao posudu za sintezu, Hielscher Ultrasonics nudi najpogodniji ultrazvučni za vašu primenu peptida.
- prilagođeni peptidi
- proizvodnja peptida velikih razmera
- peptidne biblioteke
Mnoge sinteze peptida se izvode u špricevama (npr. prženim špricevima). Hielscherov ultrazvučni agitator špriceva sonicira rastvor peptida koji probija ultrazvučne talase kroz zid špriceva u tečnost. Ultrazvučni agitator špriceva je jedno od najpopularnijih ultrazvučnih rešenja za ultrasonično potpomognute sinteze peptida.
Ultrazvučni cuphorn je pogodno sredstvo za soniciju do 5 reaktorskih posuda, dok VialTweeter može da drži do deset cevi za reakciju plus dodatnih pet većih posuda putem pribora za stege.
Za druge tipove reaktora kao što su Merrifield ili Kamysz solid-phase reaktor i drugi polipropilen ili borosilicate posude / reaktori, Hielscher nudi prilagođene stege ultrazvučnih sistema za indirektnu sonikuaciju.
Za čvrstu fazu sinteze peptida u multiwell / mikrotiter pločama, UIP400MTP je idealan uređaj. Ultrazvučna kavitacija je indirektno ravnomerno povezana sa brojnim uzorcima bunara za superiorni masovni prenos i sintezu reakcije. Pogledajte video ispod da biste videli UIP400MTP u akciji!
Naravno, veći razdeljeni stakleni reaktori, npr. za sintezu u fazi rastvora, mogu se lako opremiti ultrazvučnim sondama (a.k.a. sonotrodima ili ultrazvučnim rogovima) bilo koje veličine.
- razni tipovi ultrazvuka
- direktna i indirektna sonicija
- kontrola preciznog intenziteta
- precizno upravljanje temperaturnim
- kontinuirani ili pulsirajući ultrazvuk
- pametne funkcije, programski uređaji
- Dostupno za bilo koji volumen
- Линеарна скалабилност
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za mešanje aplikacija, raspršivanje, emulzifikaciju i vađenje na laboratorijskoj, pilotskoj i industrijskoj skali.
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.
Чињенице вреди знати
Peptidi
Peptidi su jedinjenja gde je više aminokiselina povezano preko obveznica, takozvanih peptidnih obveznica. Kada ste povezani složenim strukturama – obično se sastoji od 50 ili više aminokiselina, ove velike peptidne strukture se terminišu proteinima. Peptidi su suštinski građevinski blok života i ispunjavaju brojne funkcije u organizmu.
Peptidna sinteza
U organskoj hemiji, molekularnoj biologiji i životnoj nauci, sinteza peptida je proces proizvodnje peptida. Peptidi se hemijski sintetišu putem kondenzacione reakcije karboksil grupe jedne aminokiseline na amino grupu druge aminokiseline. Strategije zaštite grupa (takođe zaštitnih grupa) obično se koriste kako bi se izbegle neželjene sporedne reakcije sa različitim bočnim lancima aminokiseline.
Hemijska (in-vitro) sinteza peptida najčešće počinje spajanjem karboksil grupe dolazeće aminokiseline (C-terminus) do N-terminusa rastućeg peptidnog lanca. Nasuprot ovoj sintezi C-to-N, prirodna proteinska biosinteza dugih peptida u živim organizmima javlja se u suprotnom smeru. To znači da je u biosintezi N-terminus dolazne aminokiseline povezan sa C-terminusom lanca proteina (N-to-C).
Većina istraživačkih i razvojnih protokola za sintezu peptida zasnovana je na metodama čvrste faze, dok se metode sinteze u fazi rešavanja mogu naći u velikoj industrijskoj proizvodnji peptida.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od Лаб до industrijske veličine.