Peptidsyntesen effektiviseras med ultraljudsbehandling
Solid FasPeptidsyntes (SPPS) är den vanliga metoden för peptidsyntes. Ultraljud är ett pålitligt verktyg för att intensifiera solid fas peptidsyntes som resulterar i högre utbyten, förbättrad renhet, ingen racemization och avsevärt accelererad reaktionshastighet. Hielscher Ultrasonics erbjuder olika ultraljud lösningar för peptid syntes, klyvning, och upplösning.
Ultraljud Peptid syntes
Ultraljud tillämpas redan allmänt som intensifierande metod i organisk syntes och är välkänd för sina fördelar såsom drastiskt minskade reaktionstider, högre utbyten, mindre biprodukter, initiering av vägar, som inte kunde uppnås på andra sätt, och / eller bättre selektivitet. Stora fördelar kan också erhållas, när ultraljudsbehandling är kopplad till peptidsyntesreaktioner. Forskningsresultat har visat att ultraljud assisterad peptidsyntes uppnår optimerad avkastning av peptider med hög renhet, utan racemization inom en kort reaktionstid.
- Höga peptidutbyten
- Betydligt snabbare syntes
- Högre peptid renhet
- Ingen racemization
- Parallell syntes av olika peptider
- Linjär skalbar till valfri volym
Ultraljud cuphorn för enhetlig ultraljudsbehandling av flera reaktor fartyg för förbättrad peptid syntes.
Grafik som demonstrerar Merrifield solid fas peptidsyntes. Ultraljud används för att främja och förbättra syntesreaktionen samt för klyvning av de syntetiserade peptiderna från hartset.
Grafik: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)
Peptidsyntesen i fast fas förbättrad med ultraljud
Solid Phase Peptide Synthesis (SPPS) är en kemisk reaktion som möjliggör montering av en peptidkedja genom successiva reaktioner av aminosyraderivat på ett olösligt poröst stöd. Emellertid, den traditionella solid-phase peptidsyntesen är en relativt ineffektiv och långsam process. Därför är ultraljud intensifiering av peptidsyntes ett högt ansedda verktyg för en mer effektiv och snabb syntes av peptider.
(2021) jämförde "klassisk" fluorenylmetoxikartyl (Fmoc)-solid faspeptidsyntes (SPPS) med ultraljud (USA)-assisterad SPPS baserat på beredning av tre peptider, nämligen den fibroblast tillväxtfaktorreceptorn 3(FGFR3)-specifika peptid Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) och de nya peptiderna Pep2 (RQMATADEA-NH2).
USA-assisterad SPPS ledde till en 14-faldig (Pep1) och 4-faldig tidsreduktion (Pep2) i peptidmontering jämfört med den "klassiska" metoden. Intressant nog gav ultraljudsassisterad SPPS Pep1 i högre renhet (82%) än den "klassiska" SPPS (73%). Den signifikanta tidsminskningen i kombination med hög råpeptidrenhet som uppnåddes fick forskargruppen att tillämpa USA-assisterad SPPS på den stora peptiden Pep3, som visar ett stort antal hydrofoba aminosyror och homooligosekvenser. Anmärkningsvärt nog uppnåddes syntesen av denna 25-mer peptid inom mindre än 6 timmar (347 min) i måttlig renhet (ca. 49%).
Snabbare peptidsyntes via peptidsyntes i fast fas med hjälp av ultraljud agitation.
(Studie och analys: Wołczański et al., 2019)
(2019) genomförde också en omfattande studie av ultraljudseffekterna på Fmoc-baserad peptidsyntes med solid fas, vilket möjliggjorde syntes av olika biologiskt aktiva peptider (upp till 44-mer), med en anmärkningsvärd besparing av material och reaktionstid. De visade att ultraljud inte förvärrade huvudreaktionerna på sidan och förbättrade syntesen av peptider utrustade med “svåra sekvenser”, placera ultraljud-främjade solid-phase peptidsyntes (US-SPPS) bland de nuvarande högeffektiva peptid syntetiska strategier.
Tillgången till högpresterande system för ultraljud (sonisk) syntes av peptider möjliggör avsevärt förbättrade synteshastigheter och en ökning av renheten hos råvaror. (jfr. Wołczański et al., 2019)
Utredningen av racemization. Jämförelse av betydande 1H NMR spektra av modeller peptider syntetiserade manuellt med hjälp av den klassiska metoden vid rumstemperatur vs ultraljud metod vid förhöjd temperatur. Kemiska förskjutningar av His och Cys α-protoner och metylengrupp av Acm (vänster paneler), ľ-metylprotoner av Val (höger paneler) visar att ultraljudsbehandling vid 70 °C inte orsakar racemization.
(Studie och analys: Wołczański et al., 2019)
Ultraljud klyvning av peptider
Efter solid faspeptidsyntes (SPPS) måste syntetiserade peptider klyvas från polymerhartserna. Det här steget kallas även deskydd. När vanliga skakningar och ultraljud för peptid klyvning från harts jämförs, skakningsmetoden kräver ca. 1 timme, medan ultraljud klyvning kan uppnås i 15 till 20 min. Ultraljud peptid klyvning kan appliceras på klyvning av skyddade aminosyror och peptider kopplade till polystyrenhartser genom bensyl esterbindningar.
Ultraljud klyvning av peptider från polystyrenharts ger höga utbyten av peptider i hög renhet, utan racemization, inom ett snabbt förfarande.
(studie och grafik: ©Anuradha och Ravindranath, 1995)
Ultraljud upprörd reaktor för förbättrad och accelererad peptidsyntes. Bilden visar ultraljudsdon UP200St i en omrörd glasreaktor.
Hielscher Ultrasonics erbjuder olika ultraljud lösning för direkt och indirekt ultraljudsbehandling. Kraftfulla och exakt kontrollerbara ultraljud processorer levererar exakt rätt mängd ultraljud energi till reaktionskärlet. Oavsett om du använder sprutor, rör, multi-well plattor, eller glas reaktorer som syntes fartyg, Hielscher Ultrasonics erbjuder den mest lämpliga ultraljudsatorn för din peptidapplikation.
- anpassade peptider
- storskalig peptidproduktion
- peptidbibliotek
Många peptidsynteser utförs i sprutor (t.ex. fritted sprutreaktorer). Hielschers ultraljud spruta omrörare sonicates peptidlösningen som kopplar ultraljudsvågorna genom sprutväggen i vätskan. Ultraljud spruta omrörare är en av de mest populära ultraljud lösningar för ultraljud-assisterad syntes av peptider.
Ultraljud cuphorn är ett lämpligt verktyg för att sonicate upp till 5 reaktor fartyg, medan VialTweeter kan rymma upp till tio reaktionsrör plus dessutom fem större fartyg via klämning tillbehör.
För andra reaktortyper som Merrifield eller Kamysz solidfasreaktor och andra polypropylen- eller borosilikatkärl / reaktorer erbjuder Hielscher anpassade kläm-på ultraljudssystem för indirekt ultraljud.
För peptidsyntes i fast fas i multiwell / mikrotiterplattor är UIP400MTP den perfekta enheten. Ultraljud kavitation är indirekt kopplad enhetligt i de många provbrunnar för överlägsen massöverföring och syntes reaktion. Titta på videon nedan för att se UIP400MTP i aktion!
Naturligtvis kan större strirred glas reaktorer, t.ex. för lösning-fas syntes, enkelt utrustas med ultraljud sonder (alias sonotrodes eller ultraljud horn) av vilken storlek som helst.
- olika ultraljudstyper
- direkt och indirekt ultraljudsbehandling
- exakt intensitetskontroll
- exakt temperaturkontroll
- kontinuerligt eller pulserat ultraljud
- smarta funktioner, programmerbara enheter
- Tillgänglig för valfri volym
- Linjär skalbarhet
Kontakta oss! / Fråga oss!
Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer för blandning av applikationer, spridning, emulgering och utvinning på labb, pilot och industriell skala.
Litteratur / Referenser
- 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.
Fakta Värt att veta
Peptider
Peptider är föreningar där flera aminosyror är kopplade via amidbindningar, så kallade peptidbindningar. När den är bunden i komplexa strukturer – vanligtvis består av 50 eller fler aminosyror -, dessa stora peptid strukturer kallas proteiner. Peptider är en viktig byggsten i livet och fyller många funktioner i kroppen.
Peptid syntes
Inom organisk kemi, molekylärbiologi och life science är peptidsyntes processen att producera peptider. Peptider syntetiseras kemiskt via kondensationsreaktion av karboxylgruppen av en aminosyra till aminogruppen av en annan aminosyra. Skydd av grupper (även skyddande grupper) strategier används vanligtvis för att undvika oönskade sidoreaktioner med de olika aminosyra sidokedjorna.
Kemisk (in vitro) peptidsyntes börjar oftast med att koppla carboxylgruppen av den inkommande aminosyran (C-ändus) till N-ändstationen i den växande peptidkedjan. I motsats till denna C-till-N syntes sker naturlig proteinbiosyntes av långa peptider i levande organismer i motsatt riktning. Detta innebär att I biosyntesen är N-ändstationen för den inkommande aminosyran kopplad till C-ändstationen i proteinkedjan (N-till-C).
De flesta forsknings- och utvecklingsprotokoll för peptidsyntes är baserade på solida fasmetoder, medan lösningsfassyntesmetoder finns i storskalig industriell produktion av peptider.
Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljud homogenisatorer från Labb till industriell storlek.