Синтез пептидів став ефективним за допомогою ультразвукового апарату
Синтез твердофазних пептидів (SPPS) є поширеним методом синтезу пептидів. Ультразвук є надійним інструментом для інтенсифікації синтезу твердофазних пептидів, що призводить до більш високих виходів, кращої чистоти, відсутності рацемізації та значного прискорення реакції. Hielscher Ultrasonics пропонує різні ультразвукові рішення для синтезу, розщеплення та розчинення пептидів.
Синтез ультразвукового пептиду
Ультразвук вже широко застосовується як інтенсифікуючий метод в органічному синтезі і добре відомий своїми перевагами, такими як різке скорочення часу реакції, вищі виходи, менша кількість побічних продуктів, ініціювання шляхів, яких не можна було досягти іншими способами, та/або краща селективність. Великі переваги можна також отримати, коли ультразвук поєднується з реакціями синтезу пептидів. Результати досліджень продемонстрували, що синтез пептидів за допомогою ультразвуку дозволяє досягти оптимізованого виходу пептидів з високою чистотою, без рацемізації, протягом короткого часу реакції.
- Високі врожаї пептидів
- Значно швидший синтез
- Вища чистота пептидів
- Відсутність рацемізації
- Паралельний синтез різних пептидів
- Лінійна масштабованість до будь-якого обсягу
Ультразвуковий кугорн для рівномірного ультразвукового зв'язку декількох корпусів реактора для поліпшення синтезу пептидів.
Графік, що демонструє синтез твердофазного пептиду Merrifield. Ультразвук використовується для стимуляції та посилення реакції синтезу, а також для відщеплення синтезованих пептидів від смоли.
Графіка: ©Conejos-Sanchez et al., 2014)
Синтез твердофазних пептидів покращується за допомогою ультразвуку
Твердофазний пептидний синтез (SPPS) — це хімічна реакція, яка дозволяє зібрати пептидний ланцюг за допомогою послідовних реакцій похідних амінокислот на нерозчинній пористій основі. Однак традиційний твердофазний синтез пептидів є відносно неефективним і повільним процесом. Тому ультразвукова інтенсифікація синтезу пептидів є високо оціненим інструментом для більш ефективного і швидкого синтезу пептидів.
Silva et al. (2021) порівняли «класичний» синтез твердофазних пептидів (SPPS) фторенілметоксікарбонілом (Fmoc) з SPPS за допомогою ультразвуку (US) на основі підготовки трьох пептидів, а саме специфічного пептиду Pep1 (VSPPLTLGQLLS-NH2) рецептора фактора росту фібробластів 3(FGFR3) (VSPPLTLGQLLS-NH2) та нових пептидів Pep2 (RQMATADEA-NH2) і Pep3 (AAVALLPAVLLAPRQMATADEA-NH2).
SPPS за допомогою УЗД призвела до 14-кратного (Pep1) і 4-кратного скорочення часу (Pep2) при складанні пептидів у порівнянні з «класичним» методом. Цікаво, що SPPS за допомогою ультразвуку давала Pep1 більш високої чистоти (82%), ніж «класична» SPPS (73%). Значне скорочення часу в поєднанні з досягнутою високою чистотою сирого пептиду спонукало дослідницьку групу застосувати SPPS за допомогою УЗД до великого пептиду Pep3, який демонструє велику кількість гідрофобних амінокислот і гомоліго-послідовностей. Примітно, що синтез цього 25-мерного пептиду був досягнутий менш ніж за 6 годин (347 хв) при помірній чистоті (приблизно 49%).
Швидший синтез пептидів за рахунок синтезу твердофазних пептидів за допомогою ультразвукового перемішування.
(Дослідження та аналіз: Wołczański et al., 2019)
Merlino et al. (2019) також провели всебічне дослідження ультразвукового впливу на синтез твердофазного пептиду на основі Fmoc, що дозволило синтезувати різні біологічно активні пептиди (до 44-мер) з надзвичайною економією матеріалу та часу реакції. Вони продемонстрували, що ультрасонікція не загострює основні побічні реакції і покращує синтез пептидів, наділених “складні послідовності”, віднісши синтез твердофазних пептидів з ультразвуковим стимулюванням (US-SPPS) до поточних стратегій високоефективного пептидного синтезу.
Наявність високопродуктивних систем для ультразвукового (звукового) синтезу пептидів дозволяє значно поліпшити показники синтезу і підвищити чистоту сировинних продуктів. (пор. Wołczański et al., 2019)
Дослідження рацемізації. Порівняння значущих 1Н ЯМР-спектрів модельних пептидів, синтезованих вручну за допомогою класичного підходу при кімнатній температурі, з ультразвуковим методом при підвищеній температурі. Хімічні зрушення His і Cys α-протонів і метиленової групи Acm (ліві панелі), ɣ-метильних протонів Val (права панелі) показують, що ультразвук при 70 ° C не викликає рацемізації.
(Дослідження та аналіз: Wołczański et al., 2019)
Ультразвукове розщеплення пептидів
Після твердофазного синтезу пептидів (СППС) синтезовані пептиди повинні бути відщеплені від полімерних смол. Цей етап також відомий як дезахист. Якщо порівнювати звичайне струшування та ультразвукове розщеплення пептидів від смоли, метод струшування займає приблизно 1 годину, тоді як ультразвукове розщеплення може бути виконане за 15-20 хвилин. Ультразвукове розщеплення пептидів може бути застосовано для розщеплення захищених амінокислот і пептидів, пов'язаних з полістирольними смолами, за допомогою зв'язків бензилового ефіру.
Ультразвукове розщеплення пептидів з полістирольної смоли дає високі виходи пептидів у високій чистоті, без рацемізації, в рамках швидкої процедури.
(етюд і графіка: ©Анурадха і Равіндранатх, 1995)
Реактор з ультразвуковим перемішуванням для поліпшення і прискорення синтезу пептидів. На малюнку показаний ультразвуковий апарат UP200St в реакторі з перемішаного скла.
Hielscher Ultrasonics пропонує різноманітні ультразвукові рішення для прямого та непрямого ультразвуку. Потужні та точно керовані ультразвукові процесори подають потрібну кількість ультразвукової енергії в реакційну судину. Незалежно від того, чи використовуєте ви шприци, трубки, багатолункові пластини або скляні реактори як ємність для синтезу, Hielscher Ultrasonics пропонує найбільш підходящий ультразвуковий пристрій для вашого застосування пептидів.
- Індивідуальні пептиди
- Великомасштабне виробництво пептидів
- Бібліотеки пептидів
Багато синтез пептидів виконується в шприцах (наприклад, реактори з фритованими шприцами). Ультразвукова мішалка шприців Hielscher ультразвукує розчин пептидів, з'єднуючи ультразвукові хвилі через стінку шприца в рідину. Мішалка для ультразвукового шприца є одним з найпопулярніших ультразвукових рішень для синтезу пептидів за допомогою ультразвуку.
Ультразвуковий кугорн є підходящим інструментом для ультразвукового ефекту до 5 корпусів реактора, тоді як VialTweeter може вмістити до десяти реакційних трубок плюс додатково п'ять більших ємностей за допомогою затискного аксесуара.
Для інших типів реакторів, таких як твердофазний реактор Merrifield або Kamysz та інші поліпропіленові або боросилікатні посудини / реактори, Hielscher пропонує індивідуальні затискні ультразвукові системи для непрямого ультразвуку.
Для синтезу твердофазних пептидів в багатолункових / мікротитрових пластинах UIP400MTP є ідеальним пристроєм. Ультразвукова кавітація опосередковано рівномірно пов'язана з численними ямами для відбору проб для чудової реакції масообміну та синтезу. Подивіться відео нижче, щоб побачити UIP400MTP в дії!
Звичайно, більші реактори зі стрункого скла, наприклад, для синтезу розчину-фази, можуть бути легко оснащені ультразвуковими зондами (вони ж сонотроди або ультразвукові ріжки) будь-якого розміру.
- Різні типи ультразвукових апаратів
- Пряме і непряме УЗД
- Точне регулювання інтенсивності
- Точний контроль температури
- безперервне або імпульсне УЗД
- Розумні функції, програмовані пристрої
- Доступно для будь-якого обсягу
- Лінійна масштабованість
Зв'яжіться з нами! / Запитайте нас!
Hielscher Ultrasonics виробляє високоефективні ультразвукові гомогенізатори для змішування, диспергування, емульгування та екстракції в лабораторних, пілотних та промислових масштабах.
Література / Список літератури
- 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.
Факти, які варто знати
Пептидів
Пептиди - це сполуки, де кілька амінокислот пов'язані за допомогою амідних зв'язків, так званих пептидних зв'язків. При зв'язуванні в складних структурах – Як правило, складаються з 50 або більше амінокислот, ці великі пептидні структури називаються білками. Пептиди є важливим будівельним матеріалом життя і виконують численні функції в організмі.
синтез пептидів
В органічній хімії, молекулярній біології та науках про життя синтез пептидів — це процес виробництва пептидів. Пептиди хімічно синтезуються шляхом реакції конденсації карбоксильної групи однієї амінокислоти до аміногрупи іншої амінокислоти. Стратегії захисних груп (також захисних груп) зазвичай використовуються для того, щоб уникнути небажаних побічних реакцій з різними бічними ланцюгами амінокислот.
Хімічний (in vitro) синтез пептидів найчастіше починається зі з'єднання карбоксильної групи вхідної амінокислоти (С-кінця) з N-кінцем зростаючої пептидної ланцюга. На відміну від цього синтезу C-to-N, природний біосинтез білків довгих пептидів в живих організмах відбувається в зворотному напрямку. Це означає, що в біосинтезі N-кінець вхідної амінокислоти пов'язаний з С-кінцем білкового ланцюга (N-to-C).
Більшість протоколів досліджень і розробок для синтезу пептидів засновані на твердофазних методах, в той час як методи синтезу розчин-фаза можна знайти при великомасштабному промисловому виробництві пептидів.
Hielscher Ultrasonics виробляє високоефективні ультразвукові гомогенізатори з Лабораторії до промислові розміри.