การสังเคราะห์เปปไทด์ทําอย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้ Sonication
Solid Phase Peptide Synthesis (SPPS) เป็นวิธีทั่วไปสําหรับการสังเคราะห์เปปไทด์ Ultrasonication เป็นเครื่องมือที่เชื่อถือได้ในการเพิ่มการสังเคราะห์เปปไทด์เฟสของแข็งส่งผลให้ผลผลิตสูงขึ้นความบริสุทธิ์ที่ดีขึ้นไม่มี racemization และความเร็วในการตอบสนองที่เร่งขึ้นอย่างมีนัยสําคัญ Hielscher Ultrasonics นําเสนอโซลูชั่นอัลตราโซนิกต่างๆสําหรับการสังเคราะห์เปปไทด์การแตกแยกและการละลาย
การสังเคราะห์เปปไทด์อัลตราโซนิก
อัลตราโซนิกถูกนํามาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวิธีการเพิ่มความเข้มข้นในการสังเคราะห์อินทรีย์และเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องข้อดีเช่นเวลาตอบสนองที่ลดลงอย่างมากผลผลิตที่สูงขึ้นผลพลอยได้น้อยลงการเริ่มต้นของเส้นทางซึ่งไม่สามารถทําได้ด้วยวิธีอื่นและ / หรือการคัดเลือกที่ดีขึ้น นอกจากนี้ยังสามารถรับประโยชน์ที่ดีได้เมื่อ sonication ถูกควบคู่เข้ากับปฏิกิริยาการสังเคราะห์เปปไทด์ ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าการสังเคราะห์เปปไทด์ด้วยอัลตราโซนิกช่วยให้ผลผลิตที่ดีที่สุดของเปปไทด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงโดยไม่มี racemization ภายในเวลาปฏิกิริยาอันสั้น
- ผลผลิตเปปไทด์สูง
- การสังเคราะห์ที่เร็วขึ้นอย่างเห็นได้ชัด
- ความบริสุทธิ์ของเปปไทด์ที่สูงขึ้น
- ไม่มี racemization
- การสังเคราะห์คู่ขนานของเปปไทด์ต่างๆ
- เชิงเส้นปรับขนาดได้ทุกปริมาตร
การสังเคราะห์เปปไทด์เฟสของแข็งได้รับการปรับปรุงด้วยอัลตราซาวนด์
การสังเคราะห์เปปไทด์เฟสแข็ง (SPPS) เป็นปฏิกิริยาทางเคมีที่ช่วยให้สามารถประกอบห่วงโซ่เปปไทด์ผ่านปฏิกิริยาต่อเนื่องของอนุพันธ์ของกรดอะมิโนบนตัวรองรับที่มีรูพรุนที่ไม่ละลายน้ํา อย่างไรก็ตาม การสังเคราะห์เปปไทด์เฟสแข็งแบบดั้งเดิมเป็นกระบวนการที่ค่อนข้างไม่มีประสิทธิภาพและช้า ดังนั้นการเพิ่มความเข้มข้นของอัลตราโซนิกของการสังเคราะห์เปปไทด์จึงเป็นเครื่องมือที่ได้รับการยกย่องอย่างสูงสําหรับการสังเคราะห์เปปไทด์ที่มีประสิทธิภาพและรวดเร็วยิ่งขึ้น
Silva et al. (2021) เปรียบเทียบการสังเคราะห์เปปไทด์เฟสแข็ง (SPPS) ฟลูออเรนิลเมทอกซีคาร์บอนิล (Fmoc) กับ SPPS ที่ใช้อัลตราซาวนด์ (US) โดยพิจารณาจากการเตรียมเปปไทด์สามชนิด ได้แก่ เปปไทด์เฉพาะตัวรับปัจจัยการเจริญเติบโตของไฟโบรบลาสต์ 3 (FGFR3) เปปไทด์เฉพาะ Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) และเปปไทด์ใหม่ Pep2 (RQMATADEA-NH2) และ Pep3 (AAVALLPAVLLALLAPRQMATADEA-NH2)
SPPS ที่ได้รับความช่วยเหลือจากสหรัฐฯ ทําให้การประกอบเปปไทด์ลดลง 14 เท่า (Pep1) และ 4 เท่า (Pep2) เมื่อเทียบกับวิธี "คลาสสิก" ที่น่าสนใจคือ SPPS ที่ใช้อัลตราซาวนด์ช่วยให้ Pep1 มีความบริสุทธิ์สูงกว่า (82%) มากกว่า SPPS "คลาสสิก" (73%) การลดเวลาอย่างมีนัยสําคัญรวมกับความบริสุทธิ์ของเปปไทด์ดิบที่สูงทําให้ทีมวิจัยใช้ SPPS ที่ได้รับความช่วยเหลือจากสหรัฐอเมริกากับเปปไทด์ Pep3 ขนาดใหญ่ ซึ่งแสดงกรดอะมิโนที่ไม่ชอบน้ําและลําดับโฮโมโอลิโกจํานวนมาก น่าทึ่งที่การสังเคราะห์เปปไทด์ 25 เมอร์นี้ทําได้ภายในเวลาน้อยกว่า 6 ชั่วโมง (347 นาที) ในความบริสุทธิ์ปานกลาง (ประมาณ 49%)
Merlino et al. (2019) ยังได้ทําการศึกษาอย่างครอบคลุมเกี่ยวกับผลกระทบของอัลตราโซนิกต่อการสังเคราะห์เปปไทด์เฟสแข็งที่ใช้ Fmoc ซึ่งช่วยให้สามารถสังเคราะห์เปปไทด์ที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่แตกต่างกัน (มากถึง 44-mer) โดยประหยัดวัสดุและเวลาปฏิกิริยาได้อย่างน่าทึ่ง พวกเขาแสดงให้เห็นว่าอัลตราโซนิกไม่ได้ทําให้ปฏิกิริยาข้างเคียงหลักรุนแรงขึ้นและปรับปรุงการสังเคราะห์เปปไทด์ที่มี “ลําดับที่ยากลําบาก”วางการสังเคราะห์เปปไทด์เฟสแข็งที่ส่งเสริมด้วยอัลตราโซนิก (US-SPPS) ท่ามกลางกลยุทธ์การสังเคราะห์เปปไทด์ที่มีประสิทธิภาพสูงในปัจจุบัน
ความพร้อมใช้งานของระบบประสิทธิภาพสูงสําหรับการสังเคราะห์เปปไทด์แบบอัลตราโซนิก (เสียง) ช่วยให้อัตราการสังเคราะห์ดีขึ้นอย่างมีนัยสําคัญและเพิ่มความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ดิบ (อ้างอิง Wołczański et al., 2019)
อัลตราโซนิกการแตกแยกของเปปไทด์
หลังจากการสังเคราะห์เปปไทด์เฟสแข็ง (SPPS) เปปไทด์ที่สังเคราะห์จะต้องถูกแยกออกจากเรซินโพลีเมอร์ ขั้นตอนนี้เรียกอีกอย่างว่าการป้องกัน เมื่อเปรียบเทียบการเขย่าและอัลตราโซนิกทั่วไปสําหรับการแตกแยกของเปปไทด์จากเรซินวิธีการเขย่าต้องใช้เวลาประมาณ 1 ชั่วโมงในขณะที่การแตกแยกด้วยอัลตราโซนิกสามารถทําได้ภายใน 15 ถึง 20 นาที การแตกแยกของเปปไทด์อัลตราโซนิกสามารถนําไปใช้กับการแตกแยกของกรดอะมิโนที่ได้รับการป้องกันและเปปไทด์ที่เชื่อมโยงกับเรซินโพลีสไตรีนผ่านพันธะเบนซิลิกเอสเทอร์
Hielscher Ultrasonics นําเสนอโซลูชั่นอัลตราโซนิกต่างๆสําหรับการ sonication ทั้งทางตรงและทางอ้อม โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกที่มีประสิทธิภาพและควบคุมได้อย่างแม่นยําจะจ่ายพลังงานอัลตราซาวนด์ในปริมาณที่เหมาะสมไปยังภาชนะปฏิกิริยา ไม่ว่าคุณจะใช้เข็มฉีดยาหลอดแผ่นหลายหลุมหรือเครื่องปฏิกรณ์แก้วเป็นภาชนะสังเคราะห์ Hielscher Ultrasonics นําเสนอเครื่องอัลตราโซนิกที่เหมาะสมที่สุดสําหรับการใช้งานเปปไทด์ของคุณ
- เปปไทด์ที่กําหนดเอง
- การผลิตเปปไทด์ขนาดใหญ่
- ห้องสมุดเปปไทด์
การสังเคราะห์เปปไทด์จํานวนมากดําเนินการในเข็มฉีดยา (เช่น เครื่องปฏิกรณ์เข็มฉีดยาแบบฟริตต์) เครื่องกวนเข็มฉีดยาอัลตราโซนิกของ Hielscher sonicates สารละลายเปปไทด์ที่เชื่อมต่อคลื่นอัลตราซาวนด์ผ่านผนังกระบอกฉีดยาเข้าไปในของเหลว เครื่องกวนเข็มฉีดยาอัลตราโซนิกเป็นหนึ่งในโซลูชั่นอัลตราโซนิกที่ได้รับความนิยมมากที่สุดสําหรับการสังเคราะห์เปปไทด์ด้วยอัลตราโซนิก
อัลตราโซนิก cuphorn เป็นเครื่องมือที่เหมาะสมในการ sonication ได้ถึง 5 ภาชนะเครื่องปฏิกรณ์ในขณะที่ VialTweeter สามารถบรรจุหลอดปฏิกิริยาได้ถึงสิบหลอดบวกกับภาชนะขนาดใหญ่อีกห้าลําผ่านอุปกรณ์เสริมที่หนีบ
สําหรับเครื่องปฏิกรณ์ประเภทอื่น ๆ เช่นเครื่องปฏิกรณ์เฟสแข็ง Merrifield หรือ Kamysz และภาชนะโพลีโพรพีลีนหรือโบโรซิลิเกตอื่น ๆ / เครื่องปฏิกรณ์ Hielscher เสนอระบบอัลตราโซนิกแบบหนีบแบบกําหนดเองสําหรับการ sonication ทางอ้อม
สําหรับการสังเคราะห์เปปไทด์เฟสแข็งในแผ่นมัลติเวลล์ / ไมโครไทเตอร์ UIP400MTP เป็นอุปกรณ์ที่เหมาะสําหรับ โพรงอากาศอัลตราโซนิกถูกจับคู่ทางอ้อมอย่างสม่ําเสมอในหลุมตัวอย่างจํานวนมากเพื่อการถ่ายเทมวลและปฏิกิริยาการสังเคราะห์ที่เหนือกว่า ดูวิดีโอด้านล่างเพื่อดู UIP400MTP ในการดําเนินการ!
แน่นอนว่าเครื่องปฏิกรณ์แก้วที่มีขนาดใหญ่กว่าเช่นสําหรับการสังเคราะห์เฟสสารละลายสามารถติดตั้งโพรบอัลตราโซนิก (หรือที่เรียกว่า sonotrodes หรือฮอร์นอัลตราโซนิก) ขนาดใดก็ได้
- เครื่องอัลตราโซนิกประเภทต่างๆ
- การ sonication โดยตรงและโดยอ้อม
- การควบคุมความเข้มที่แม่นยํา
- การควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยํา
- อัลตราซาวนด์ต่อเนื่องหรือพัลซิ่ง
- คุณสมบัติอัจฉริยะอุปกรณ์ที่ตั้งโปรแกรมได้
- ใช้ได้กับทุกโวลุ่ม
- ความสามารถในการปรับขนาดเชิงเส้น
ติดต่อเรา! / ถามเรา!
วรรณกรรม / อ้างอิง
- 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.
ข้อเท็จจริงที่ควรค่าแก่การรู้
เปปไทด์
เปปไทด์เป็นสารประกอบที่กรดอะมิโนหลายตัวเชื่อมโยงกันผ่านพันธะเอไมด์ หรือที่เรียกว่าพันธะเปปไทด์ เมื่อถูกผูกมัดในโครงสร้างที่ซับซ้อน – โดยทั่วไปประกอบด้วยกรดอะมิโน 50 ชนิดขึ้นไป - โครงสร้างเปปไทด์ขนาดใหญ่เหล่านี้เรียกว่าโปรตีน เปปไทด์เป็นส่วนประกอบสําคัญของชีวิตและทําหน้าที่มากมายในร่างกาย
การสังเคราะห์เปปไทด์
ในเคมีอินทรีย์ ชีววิทยาโมเลกุล และวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิต การสังเคราะห์เปปไทด์เป็นกระบวนการผลิตเปปไทด์ เปปไทด์ถูกสังเคราะห์ทางเคมีผ่านปฏิกิริยาการควบแน่นของหมู่คาร์บอกซิลของกรดอะมิโนหนึ่งกับหมู่อะมิโนของกรดอะมิโนอีกชนิดหนึ่ง กลยุทธ์การป้องกันกลุ่ม (รวมถึงกลุ่มป้องกัน) มักใช้เพื่อหลีกเลี่ยงปฏิกิริยาข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์กับสายโซ่ด้านข้างของกรดอะมิโนต่างๆ
การสังเคราะห์เปปไทด์ทางเคมี (ในหลอดทดลอง) ส่วนใหญ่มักเริ่มต้นด้วยการควบคู่หมู่คาร์บอกซิลของกรดอะมิโนที่เข้ามา (C-terminus) กับปลาย N ของห่วงโซ่เปปไทด์ที่กําลังเติบโต ตรงกันข้ามกับการสังเคราะห์ C-to-N นี้การสังเคราะห์โปรตีนตามธรรมชาติของเปปไทด์ยาวในสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นในทิศทางตรงกันข้าม ซึ่งหมายความว่าในการสังเคราะห์ทางชีวภาพ N-terminus ของกรดอะมิโนที่เข้ามาจะเชื่อมโยงกับ C-terminus ของสายโปรตีน (N-to-C)
โปรโตคอลการวิจัยและพัฒนาส่วนใหญ่สําหรับการสังเคราะห์เปปไทด์ใช้วิธีการเฟสแข็งในขณะที่วิธีการสังเคราะห์เฟสสารละลายสามารถพบได้ในการผลิตเปปไทด์ในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่