提出了在同一序列中合成具有混合阳离子官能团的类肽的方案(赖氨酸和精氨酸型单体)。还描述了这些化合物对墨西哥利什曼原虫(导致皮肤利什曼病的原生动物寄生虫)的后续测试。
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提出了在同一序列中合成具有混合阳离子官能团的类肽的方案(赖氨酸和精氨酸型单体)。还描述了这些化合物对墨西哥利什曼原虫(导致皮肤利什曼病的原生动物寄生虫)的后续测试。
该方案描述了包含两种不同官能化阳离子单体的线性肽的手动固相合成。在此过程中,氨基官能化的"赖氨酸"和胍基官能化的"精氨酸"肽单体可以包含在相同的肽序列中。该程序使用树脂上(N-(1-(4,4-二甲基-2,6-二氧代环己基)乙基)或 Dde 保护,与赖氨酸单体的 Boc 保护正交条件。随后的脱保护允许有效的树脂上胍酰化反应形成精氨酸残基。该程序与常用的类肽合成亚单体方法兼容,允许使用常见的实验室设备和市售试剂制备简单的类肽。描述了两种混合类肽的代表性合成、纯化和表征。还描述了这些化合物作为墨西哥利什曼原虫筛查测定中潜在抗感染药的评估。原生动物寄生虫 L. mexicana 是皮肤利什曼病的病原体,利什曼病是一种被忽视的热带病,影响着全球多达 1200 万人。
类肽(或聚ñ取代的甘氨酸)是一类肽模拟物提供类似性质的肽,因此越来越多地被研究用于医药和材料的应用的。在肽中,每个氨基酸的侧链连接到酰胺主链的α碳;在拟肽侧链被移位到所述主链的氮原子。重要的是,这给拟肽蛋白水解更大的阻力。
拟肽使用由Zuckermann 等人,其中,拟肽单体可以通过附连到一个固体支持物,并使用伯胺的卤素的后续位移胺官能顺序haloacetylation建率先submonomer方法通常合成。1我们小组最近开发一种适应此submonomer方法以允许赖氨酸和精氨酸型拟肽残基被包括为F同一类肽序列内IRST时间。2本手册固相的方法来合成类肽使用市售试剂和通用实验室设备,使之成为广大实验室的访问。拟肽已被证明具有对多种革兰氏阴性菌,革兰氏阳性细菌和真菌种类属于媲美许多已知的抗微生物肽的有希望的活性。3-9
在我们的工作中,拟肽已被用来作为一种新型的抗感染化合物用于治疗被忽视的热带疾病利什曼病,利什曼病5,10是在全球超过80个国家和地方性据估计,超过12万人感染了全球11的病是由由白蛉叮咬传播的原生动物寄生虫引起的。 利什曼原虫属物种可导致皮肤利什曼病,从而导致疤痕和损伤粘膜的条件,或危及生命的内脏花环hmaniasis,这会导致致命的器官损伤。没有疫苗是目前可用于本病与现有的治疗依赖于少数有严重的副作用的药物。此外,对现有药物的耐药性是一个新兴的和严重的问题,所以新的治疗迫切需要有效治疗利什曼病在未来12-16
在这些抗微生物应用中,拟肽通常设计为两亲性与阳离子和疏水单体的混合物。3,4-这可以使拟肽度朝细菌细胞的选择性,减少毒性哺乳动物细胞,并改善它们的分子转运活性17-20中的大多数文献抗感染拟肽的包含被专门由任一氨基官能赖氨酸型单体或精氨酸型残基的阳离子侧链。肽 - 类肽嵌合体,其中所述阳离子链由所述一个的美浓酸赖氨酸或精氨酸,也被合成以审查活性和毒性阳离子基团的效果。21-25
多聚赖氨酸拟肽可以使用市售的Boc-保护的胺容易地合成。聚精氨酸拟肽报告可以利用使用的吡唑-1-甲脒作为胍基剂的方法进行。18然而,这只能在拟肽已从除去树脂和Boc保护的侧链裂解后进行,所以该序列中的每一个赖氨酸型残基被转化为一个精氨酸残基。在努力微调化合物的化学和生物特性,我们开发了一种方法,允许双阳离子官能( 例如 ,N-赖氨酸和N精氨酸)被包括在首次任何给定的拟肽序列。2
这里,我们描述总重量的合成,纯化和表征Ó包含在同一序列的两个赖氨酸和精氨酸型残基小说类肽。该方法使用与吡唑-1-甲脒作为胍基的试剂上树脂正交Ñ-Boc和N p'-DDE保护。这些拟肽的生物学评价中还针对墨西哥利什曼原虫 ,皮肤利什曼病的病原体的细胞毒性测定法描述。这提供了具有双阳离子官能访问拟肽,并评估其生物活性的实用方法。据预计,该方法将由拟肽社区在未来有助于两亲性拟肽的合成。
类肽的1固相合成
注:拟肽是使用固相拟肽合成的submonomer步骤手动合成。该方法允许高耦合效率和良好的最终产品的收率。上的固相合成也允许过量反应物可以在各步骤结束时容易地除去,并且该方法已在这里修改,以允许不同的官能化阳离子单体( 即,精氨酸型和赖氨酸型残基)被包括在同一个序列1,2
2.表征与纯化
注:拟肽合成可以监测和使用C18柱和埃尔通过分析型反相HPLC评估最终拟肽ectrospray液体色谱质谱(LC-MS)。对于LC-MS溶剂的所有HPLC溶剂应新鲜配制。
3.抗利什曼原虫寄生墨西哥生物试验
驹化:安全评估必须在开始合成前进行利什曼原虫墨西哥被归类于英国和适当的控制措施危险群2病原体必须到位,在开始测试之前。所有工作必须在2级微生物安全柜和佩戴适当的( 例如,丁腈手套,防护眼镜和白大褂)足够的个人防护装备进行。
作为一个代表性的结果,含有两个赖氨酸型单体和双精氨酸型单体的每个将描述两个12残基类肽的合成和表征。从细胞毒性测定随后的结果也示。
两个拟肽[(N nArgñSPEñSPE)(N AEñSPEñSPE)] 2(a)和[(N HARGñSPEñSPE)(N赖氨酸ñSPEñSPE) 图2(b)的合成使用120毫克的Rink酰胺树脂每一个(负荷= 0.79毫摩尔/克)。所有乙酰化和位移步骤,如上所述,与可商购的所有试剂进行。对这些残基,下面的胺在置换工序中使用:N SPE(S) - ( - ) - α甲基苄胺,N AE -N - ( 叔丁氧羰基)-1,2-直径inoethane,N 赖氨酸 N - ( 叔丁氧羰基)-1,4-二氨基丁烷。为精氨酸衍生物残基,下面的未保护的二胺偶合:N HARG 1,4-二氨基丁烷或N nArg 1,2-二氨基乙烷,接着在树脂保护用2- acetyldimedone(DDE-OH)。整个序列已被合成后,DDE的肼脱保护产生游离胺guanidinylate。

图1.拟肽结构(一)[(N nArgñSPEñSPE)(N AEñSPEñSPE)] 2和(b)[(N HARGñSPEñSPE)(N NG>赖氨酸ñSPEñSPE)] 2。 请点击此处查看该图的放大版本。

图2.用于合成混合精氨酸/赖氨酸拟肽。我的方法 。标准排水量一步与二胺submonomer方法; II。 DDE的-OH,90分钟除了保护游离胺;三。进一步的添加使用submonomer方法来扩展类肽链; IV。使用DDE在DMF 2%肼脱保护;诉与在DMF吡唑-1-甲脒和DIPEA树脂游离胺的胍基;六。由Boc-基团的树脂和脱保护的酸性裂解。large.jpg"目标="_空白">点击此处查看该图的放大版本。
(一)154毫克,(二)163毫克:以下从树脂并冻干裂解,将粗产物,为白色粉末获得。与使用最多50毫克注射一个LC泵与一个分析柱的UV-Vis检测器(λ= 250纳米),250毫米×10毫米,5微米所述产物通过RP-HPLC纯化;流速= 2毫升/分。对应于目标质量级分合并并为白色粉末获得:(1)54毫克(二)65毫克,对分数> 90%纯度约30%的最终收率。
纯化后的最终化合物的身份通过LC-MS( 见图3)使用配备UPLC和光电二极管阵列检测器的三重四极质谱仪证实。准确的质谱用在T相同的光谱仪进行他[M + 2H] 2+。以下计算并密切协议( 图4)被发现观察质量:(1)计算值= 896.0026 amu的,实测值= 896.0038 amu的; (二)计算值= 952.0691阿拉伯马格里布联盟,实测值= 952.0730 AMU。

图3. LC-MS用于纯化的拟肽(a)中 M / Z = 1,792和(b)M / Z = 1903。其中,最上面是TIC,中间LC-MS谱,在220nm紫外线下色谱图。 请点击此处查看该图的放大版本。

图对拟肽4.精确质谱数据(a)和(b)中。"https://www.jove.com/files/ftp_upload/54750/54750fig4large.jpg"目标="_空白">点击此处查看该图的放大版本。
产品纯度,采用(在分析柱和紫外可见检测器LC泵,4.6毫米×100毫米,3.5微米;流速= 1毫升/分钟)的分析型RP-HPLC评估,并在220nm,吸光度可视酰胺主链。 图5a和5b示出该化合物是均匀的。

图5.分析性HPLC为纯化的拟肽(a)和(b)的有在30分钟内,柱烘箱的梯度0-100%B,在40℃(A = 95%H 2 O,5%的MeCN,0.05 %TFA; B = 95%MeCN中,5%的H 2 O,0.03%TFA) 请CLICK这里查看该图的放大版本。
纯化的拟肽(a)和(b)如针对L。细胞毒性试验进行了测试墨西哥无菌无鞭毛体。 L.冰冻股票墨西哥解冻并转化为无鞭毛体阶段准备用于测定。除霜后72小时,这些寄生虫应在其procyclic形式昆虫阶段前鞭毛体,在对数期与许多分裂的细胞。在这个阶段,寄生虫可以使用上述27处的改造9日的pH和温度偏移被转化成无鞭毛体阶段,寄生虫将在非复制传染性亚循环前鞭毛体的阶段。最后,在第14天,这些寄生虫应在寄生虫缺乏前鞭毛体的特性鞭毛致病无鞭毛体的阶段。28
5化合物的10mM储备溶液在细胞培养级DMSO中制成,并在一式三份测试了最少两次以确保可靠的数据集收集。代表性的96孔板计划示出在图6中。在该试验结束时,细胞存活率试剂加入到每个孔中,所述荧光测定如所述计算寄生虫在测试的各浓度的生存能力( 见图7 )。 ED 50值计算成拟肽(一)> 100μM和拟肽(B)分别为37微米。误差条绘制,显示为标准偏差的井之间的变化,并可以看出,这些都是合理的最酒吧。

图6.代表96孔板计划2拟肽溶液(包括阳性和阴性对照)一个细胞毒性测定。配有+ =中等(Schneider的昆虫培养基,pH值5.5,20%FBS,1%P / S)。L. MEX。 =8×10 6 / ml的寄生虫文化MED +。 AmphoB = 5mM的DMSO中。拟肽= 5mM储备溶液在DMSO中。井空应该包含无菌水。 请点击此处查看该图的放大版本。

图7.对L.细胞毒性试验结果墨西哥无菌使用拟肽无鞭毛体寄生虫(a)和(b)中。由此可以看出,类肽(b)是(a)于还原活寄生虫的百分比,与具有剂量依赖性效应的两种化合物比拟肽更加有效。绘制误差条显示为一个标准差井之间的变化。 请点击此处查看该图的放大版本。
拟肽正越来越多地应用中的化学生物学和药物化学领域中的研究,例如新的治疗3-5,细胞递送剂18,20和诊断工具。29通常,这些序列是阳离子为病原体以上提供一定程度的选择性的哺乳动物细胞,通过细胞膜穿透并在含水体系有助于溶解的能力。有包含在文献中仅赖氨酸或精氨酸模拟物残基的阳离子类肽的许多例子。然而,到目前为止,同时包含在同一序列中这些阳离子残基的拟肽的合成已经由缺乏合适的合成过程受到阻碍。这里所描述的协议允许以有效的方式来合成混合的阳离子类肽并且是高度期望的,因为它提供了调节两亲性拟肽的生物学和化学特性的路由。
核苷酸">我们的方法使用一种适应常用submonomer拟肽合成,并允许加入相同序列内两个赖氨酸和精氨酸型单体的,它采用室温联轴器和建立保护基化学所以可以预料,这种方法将成为广大科研组是有用的。要添加精氨酸型残基正交保护,未受保护的二胺标准排水量条件下加入,然后保护与DDE-OH。各种二胺可以是一个60分钟的耦合用于允许从2个碳至6个碳原子长,以进行安装, 即,1,2-二氨基乙烷分别1,6-二氨基己烷。该保护DDE-OH在DMF溶解以及侧链和为非常有效的和有选择性的保护基伯胺。DDE的保护基团离开的仲胺的影响, 例如 ,拟肽链的无保护的N末端30的一个限制是,所有的顺式的论文是手动进行;然而,可以预料,开发的偶合条件使该方法适合于用自动肽/拟肽合成中使用。DDE的基团的树脂上脱保护是使用在DMF中的2%肼溶液离开,可以在树脂使用的吡唑-1-甲脒将guanidinylated游离胺进行。吡唑-1-甲脒六当量和六当量的DIPEA是按游离胺用在树脂( 即 ,要安装的六当量为每个n精氨酸型单体)。再次,该反应也是有效的和吡唑-1-甲脒试剂具有在DMF良好的溶解性。反应完成经由LC-MS典型地看到在室温下60分钟后。
由于submonomer方法的通用性,各种各样的伯胺可以在置换工序中使用这样的条件,可能需要进行优化,以提高耦合艾菲效率和整体产物收率或纯度。31对于上面所讨论的序列,没有特别的条件是必要的成功联接。然而,也可使用较长的位移倍或更高的胺浓度为有问题的位移( 即 ,为不良亲核或空间庞大的胺)。一些胺可以不在DMF完全溶解,在这种情况下,建议以溶解这些在N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP),或用于固相反应的其它合适的溶剂,而不是如在submonomer合成先前综合方法的拟肽。32为了将包含在侧链中未受保护的杂原子的单体,使用氯乙酸乙酰已被证明是由其它基团有效的。33此外,其它树脂可以与该方法中使用以产生具有不同的C末端官能拟肽。王树脂和2-氯三苯甲基氯树脂的常规使用submonomer合成拟肽的。例如,该方法已成功地用2-氯三苯甲基氯树脂中的组使用。2不同固体载体将需要不同的加载过程到Rink酰胺这里讨论(取决于所使用的特定树脂),所以这应该与文献进行检查之前的合成。
类似于肽合成,对于拟肽关闭树脂的最终裂解的条件,也可以为特定的序列的优化。在这个协议中,为TFA裂解混合物,使用(用三异丙基硅烷和水作为清除剂)。这里介绍的拟肽仅含有的Boc保护这是一个合理的酸不稳定基团。以确保序列的完全脱保护以保护残基或酸以下不稳定的保护基团的比例更大,更长的切割时间可能是必要的( 即 ,超过2小时裂解倍推荐用于包含了Pbf或叔府序列TYL酯保护组)。替代清除剂也可用于专门侧链(例如,乙二硫醇或2-巯基乙醇在具有含硫侧链的像半胱氨酸或甲硫氨酸的肽经常使用)。
提出的生物测定是一个标准的细胞毒性试验,可以被改变以适应不同的细胞系。要注意,每个96孔板应包含足够的控制,以允许在所得到的结果的可信度是很重要的。在这种情况下,两性霉素B被用作阳性对照,因为它是用于治疗疾病的已知药物和DMSO用作阴性对照,因为这是用于制造化合物股用于测定的溶剂。如果正在使用其它细胞系,替代方案中,适当的控制,应获得并在使用前进行验证。L.墨西哥是在100和2μm之间的浓度拟肽培养一小时,然后在寄生虫/拟肽溶液是通过稀释十过夜培养的因素( 即井最初与100μM拟肽股票稀释到10微米)。
细胞活力试剂在测定结束时加入到各孔(总井体积的10%)。可见的颜色变化见过活寄生虫(粉红色),对照孔没有活寄生虫(蓝色)和活寄生虫的中间数之间的频谱井之间。荧光正比于活细胞的数目,并对应于该细胞的代谢活性;刃天青染料(非荧光)通过还原反应在代谢活性细胞转化成荧光试卤灵。34在该试验中,培养时间与细胞活力试剂已为L.优化墨西哥 。与存活率试剂将用于板发生变化的温育时间接种在不同的细胞浓度或者与不同的细胞系(例如,也可使用这种方法与哺乳动物细胞)。取决于所用的确切板读数器,考虑需要采取荧光测量之前进行。在井的任何气泡应去掉,以确保可采取准确的读数。一些板的读者从板的底部,在这种情况下,平底96孔板应使用读取。其他机器可从板的顶部阅读,所以该板的盖子应该测量前被移除。
最后,在将来,这种协议可以用自动化合成仪,其能够在平行使得许多序列兼容。此外,环状拟肽的合成,也可以使用这种方法。该协议应当提供与该可用来访问新颖拟肽支架与两个赖氨酸和精氨酸型单体,其可以是用在许多应用中,包括材料或药物领域的实用合成方法的研究。
作者没有什么可透露的。
我们感谢工程和物理科学研究理事会(EPSRC)的资助(HLB)。此过程的拍摄过程中我们也感谢诗丽黛玮·阿雅潘Maalika Ramanoudjame对她的帮助。
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 聚丙烯固相萃取柱,带有两个筛板 | Crawford Scientific | 12131017 和 12131015 | 用于该制剂的 20 ml 和 6 ml 柱 |
| 三氟乙酸 | 东京化学工业(欧洲) | T0431-100g | >98%;注意:可引起严重烧伤和呼吸道刺激 |
| N,N'-二异丙基碳二亚胺 | Sigma Aldrich | 38370-100ML | 98%;注意:对眼睛、皮肤和呼吸道吸入有害,也可能导致致敏 |
| 二甲基甲酰胺 | Fischer Scientific | 10346180 | HPLC 级;注意:疑似致畸剂 |
| 乙腈 | Fischer Scientific | 10407440 | HPLC 级 |
| 二氯甲烷 | Fischer Scientific | 10354263 | 99.8%;注意:疑似致癌物 |
| 溴乙酸 | Sigma Aldrich | 17000-100G | >99%;注意:引起灼伤,对皮肤、眼睛和呼吸道有害 |
| (S)-(-)-α 甲基苄胺 | Sigma Aldrich | 115568-100G | 98%;注意:吞咽有害,与皮肤接触有毒,导致严重的皮肤灼伤和眼睛损伤,用于合成 Nspe 单体 |
| N-Boc 1,4-二氨基丁烷 | 东京化学工业(欧洲) | A1373-25g | >98%;注意:引起严重皮肤灼伤和眼睛损伤,用于合成NLys单体 |
| N-Boc 1,2-二氨基乙烷 | 东京化学工业(欧洲) | A1371-25g | >97%;注意:引起严重的皮肤灼伤和眼睛损伤,用于合成 Nae 单体 |
| 1,2-二氨基丁烷 | Sigma Aldrich | D13208-100G | 99%;注意:易燃液体和蒸气,吞咽或吸入有害,与皮肤接触有毒,导致严重的皮肤灼伤和眼睛损伤,用于合成 NhArg 单体 |
| 1,4-二氨基乙烷 | Sigma Aldrich | 03550-250ML | 99.5%;注意:易燃液体和蒸气,吞咽或吸入有害,与皮肤接触有毒,导致严重的皮肤灼伤和眼睛损伤,用于合成 NnArg 单体 |
| 1H-吡唑-1-甲羧脒盐酸盐 | Sigma Aldrich | 402516-10G | 作为盐酸盐;注意:吞咽有害,可能引起皮肤过敏反应,造成严重的眼睛损伤 |
| 一水肼 | Sigma Aldrich | 207942-5G | 试剂级;注意:疑似致癌物,吸入致命,对皮肤和眼睛造成严重灼伤 |
| 2-乙酰二美酮 | Novabiochem | 8510150005 | Dde-OH |
| 溜冰场酰胺树脂 | Novabiochem | 8551190005 | 100-200 目,高负载 |
| 哌啶 | Sigma Aldrich | 411027-1L | >99.5%,一种受控物质,因此在购买前必须获得足够的许可;注意:高度易燃的液体和蒸气,吞咽有害,与皮肤接触或吸入有毒,导致严重的皮肤灼伤和眼睛损伤,对水生生物有害,具有持久的影响 |
| 三异丙基硅烷 | Sigma Aldrich | 233781-50G | 98%;注意:易燃液体和蒸气,会引起皮肤刺激和严重的眼睛刺激 |
| alamarBlue | ThermoFischer | DAL1025 | 未归类为有害 |
| 品 Schneider's 昆虫培养基 | Sigma Aldrich | S9895-1L | 粉末状,使用前必须按照制造商的说明制作培养基;用于生物测定前加热至室温 |
| 96 孔板 | VWR | 734-1793 | 平底(允许从底部进行荧光测量),经组织培养处理 |
| 溶剂储液槽 | VWR | 613-1182 | 与多通道移液器一起使用 |
| 多通道移液器 | Eppendorf | 3122000043 | |
| 移液器吸头 | Starlab Group | S1111-3810, S1113-1810, S1111-6810 | 吸头体积取决于所使用的移液器。10 &微;L, 10 - 200 &微;l 和 1,000 &微;l 推荐用于检测 |
| 25 cm3 细胞培养瓶 | VWR | 734-2312 | |
| 50 ml 离心管 | VWR | 525-0791 | |
| 二甲基亚砜(分子生物学级) | Sigma Aldrich | D8418-50ML | 未归类为危险 |
| 热灭活胎牛血清 | ThermoFischer | 10082139-100mL | Gibco |
| 青霉素/链霉素 | ThermoFischer | 15140148-20mL | 简称:P/S |
| 两性霉素 B | Sigma Aldrich | 46006-100mg | 两性霉素 B 三水合物,Vetranal TM 分析标准 |
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