Name: Festphasensynthese eines funktionalisierten Bis-Peptids unter Verwendung von Safety-Catch-Methodik (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-05-15T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 42 s
Description: Lernen Sie die Festphasensynthese eines funktionalisierten Bis-Peptids unter Verwendung der Safety-Catch-Methodik. Diese Technik ermöglicht effiziente Peptidherstellung mit kontrollierter Abspaltung vom HMBA-Harz.

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Die Autoren danken Herrn Dr. Zachary Z. Brown und Jennifer Alleva für die anfängliche Entwicklung dieses Festphasensynthese Technik und Matthew Parker FL für hilfreiche Diskussionen. Diese Arbeit wird durch die Defense Threat Reduction Agency (DOD-DTRA) (HDTRA1-09-1-0009) und dem Horst Witzel Fellowship Award von Cephalon, Inc. unterstützt unterstützt

1. Setup- <ol><li> Die Reaktion Set-up für die Festphasen-Synthese ist ein Polypropylen Filterpatrone oder Glasreaktor, die über Polypropylen Schlauch zu einem geschlossenen Saugflasche wird unter Vakuum verbunden, wie in 1 gezeigt. Die Reaktion kann von einem magnetischen Rührstab oder durch Einblasen von Stickstoff durch den Reaktor gemischt werden. </li><li> Ein Gasverteiler, der mit einem Argon-Zylinder mit einem Trockenrohr und Öl Absorptionsflasche ausgestattet ist auch zu empfehlen, da das Reaktionsgefäß unter einer inerten Atmosphäre enthalten sein können und ermöglicht die Entfernung von Reagenzien aus geschlossenen Behältern. </li><li> Alle Operationen werden in einer Abzugshaube und richtige persönliche Schutzausrüstung (Schutzbrille, Laborkittel und Handschuhe aus Nitril) ist erforderlich, durchgeführt. </li></ol> 2. Lädt erste Bis-Peptid auf Harz <ol><li> Wiegen Sie 114 mg HMBA-AM-Harz (0,88 mmol / g Beladung, 100 mmol) in 8 ml Reaktionsgefäß und fügen Magnetrührer. Verschließen Sie den oberen Teil thE, das mit einem Gummiseptum und Spülung das Rohr mit Argon für mindestens 5 Minuten. </li><li> In der Zwischenzeit, wiegen 117,3 mg der Verbindung 1 von 3 (586,63 g / mol, 2 Äq) und 59,2 mg 1 - (Mesitylen-2-sulfonyl)-3-nitro-1 ,2,4-triazol (MSNT, 296,0 g / mol, 2 Äq) in ein 15 ml Zentrifugenröhrchen Einweg und lösen sich in 2 ml wasserfreiem Dichlormethan (DCM). In 24 ul 1-Methylimidazol (NMI, 80,81 ml / mol, 3EQ) zu Lösung und mischen, bis vollständig gelöst ist. </li><li> Übertragen der aktivierten Lösung in das Reaktionsgefäß über eine Spritze und zu erlauben, unter Argon über Nacht (~ 10 Stunden) gerührt. </li><li> Entfernen Sie das Septum und lassen Sie das Reaktionsgemisch. Waschen des Harzes mit DCM (5x) und Dimethylformamid (DMF) (5x). Führen Sie die &quot;Methylrot-Test&quot; in Abschnitt 10.1 beschrieben, den Grad der Harzbeladung beurteilen. Wenn das Harz bleibt während der Methylrot-Test rot dann werden die Schritte 2.2 und 2.3 wiederholt werden soll. Eine gelbe Farbe, indikativ für ein negatives Methylrot Test, bevorzugt ist;jedoch kann, da alle verbleibenden Hydroxylgruppen im nächsten Schritt, ein leicht positives Ergebnis (hellorange Farbe Harz) verschlossen werden akzeptabel sein. </li></ol> 3. Entschützung der erste Bis-Peptid-und Simultan Resin Capping <ol><li> 1 mL DCM in das Reaktionsgefäß dann 1 ml 33% Bromwasserstoff in Essigsäure tropfenweise über 30 Sekunden (Blasenbildung auftritt) und lassen Sie ihn 15 Minuten lang rühren. Abgießen und wäscht das Harz mit DCM (5x) und wiederholen Sie noch einmal verarbeiten. </li><li> Waschen des Harzes mit DCM (5x) dann DMF (5x). Neutralisieren des Harzes durch zweimaliges Waschen mit einer 5% v / v Lösung von N, N-Diisopropylethylamin (DIPEA) in DMF und dann mit DCM (5x) und DMF (5x) wieder zu waschen. Führen Sie die &quot;Methylrot-Test&quot; und &quot;Chloranil-Test&quot; in Abschnitt 10.1 und 10.2 diskutiert. Die Ergebnisse sollten für die Methylrot-Test und positiv für die Chloranil-Test negativ. </li></ol> 4. Coupling Boc / tBu-Protected funktionalisierte bis-Amikeine Säure <ol><li> Wiedereinführung einer inerten Atmosphäre zu dem Harz enthaltenden Reaktionsgefäß durch dreimaliges Waschen mit wasserfreiem DCM, dann schließen ein Septum und Argon Linie. Reinigen und waschen Sie den Behälter, indem 1-2 ml wasserfreiem DCM und Vermietung für Aufsehen für 30 Sekunden dann Ablassen des Schiffes bis zur Argon Linie Bubbler zu steigen beginnt. Tun Sie dies mindestens einmal mehr. </li><li> Eine Lösung aus 0,15 M Bis-funktionalisierte Aminosäure (3EQ) und 245 mg 1-Hydroxy-7-azabenzotriazol (HOAt, 136,11 g / mol, 18eq) in 2 ml 2:1 DCM: DMF in einer Flamme getrockneten Test Rohr unter Argon-Atmosphäre. In 47 uL Diisopropylcarbodiimid (DIC, 156,6 mL / mol, 3EQ) und rühren für 90 Minuten. </li><li> In 35 ul DIPEA (174,19 mL / mol, 2 Äq) in 666 ul wasserfreiem DMF auf Harz und lassen Sie es 5 Minuten rühren. </li><li> Übertragen der voraktivierten bis-Aminosäure-Lösung in das Reaktionsgefäß über eine Spritze zu ermöglichen, und über Nacht gerührt. </li><li> Lassen Sie das Reaktionsgemisch und waschen zweimal mit wasserfreiem DCM während unter<html> Argon. </li><li> Um die Schließung des Diketopiperazin fördern, fügen Sie eine 0,25 M Lösung von HOAt (136,11 g / mol, 10eq) und DIC (156,6 ml / mol, 10eq) in einem 4 ml 1:1 DCM: DMF und zu erlauben, unter Argon rühren für 1 Stunde. </li><li> Entfernen Sie das Septum und lassen Sie das Reaktionsgemisch. Waschen des Harzes mit DCM (5x) und DMF (5x). Wenn gewünscht, führen Sie die &quot;Chloranil-Test&quot; in Abschnitt 10.2 besprochen. </li></ol> 5. Entschützung der Boc / tBu-geschützten funktionalisierten bis-Aminosäure <ol><li> 2 ml einer Lösung von 95:5 trifluororacetic (TFA): Triisopropylsilan (TIPS) in das Reaktionsgefäß und lassen Sie sie für 1 Stunde gerührt. Abgießen und wäscht das Harz etwa 30 Sekunden lang mit DCM (5x) und wiederholen Sie Vorgang noch einmal. </li><li> Waschen des Harzes mit DCM (5x) dann DMF (5x). Neutralisieren des Harzes durch zweimaliges Waschen mit einer 5% v / v Lösung von DIPEA in DMF waschen DCM (5x) und DMF (5x) wieder. Wenn gewünscht, führen Sie die &quot;Chloranil-Test&quot; in Abschnitt 10.2 besprochen. </li></ol>le &quot;&gt; 6. Wiederholen Sie die Schritte 4 und 5 wie gewünscht zu synthetisieren gezielte Bis-Peptid. 7. Funktionalisierung des Bis-Peptid Prolidine End <ol><li> Die prolidine Ende der wachsenden Bis-Peptid kann unabhängig oder gemeinsam durch ein Diketopiperazin acyliert werden. Außerdem kann dieses Ende links geschützt werden, was diese gespalten sein, weshalb die freie Aminosäure. Wenn gewünscht, führen Sie die &quot;Chloranil-Test&quot; in Abschnitt 10.2 diskutiert, um Kopplungseffizienz zu beurteilen. </li></ol> 8. Entschützung der Fmoc und Acylierung des Quartär Ende des Bis-Peptid <ol><li> Ein 2-ml-Lösung von 20% Piperidin in DMF zugegeben und die Reaktion wird für 20 Minuten gemischt. Abgießen und wäscht das Harz mit DMF (5x) und wiederholen Sie Vorgang noch einmal. </li><li> Waschen des Harzes mit DCM (5x) dann DMF (5x). </li><li> Planen einer 0,15 M Lösung von Aminosäure (3EQ) in 2 ml N-Methylpyrrolidon (NMP) mit 114 mg 2 - (7-aza-1H-Benzotriazol-1-yl) -1,1,3,3-tetramethyluroniumhexafluorphosphat<html> (HATU, 380,2 g / mol, 3EQ) und 104,5 ul DIPEA (174,19 mL / mol, 6EQ) und umrühren. In den Reaktionsbehälter und lassen Sie sie für 6 Stunden rühren. </li><li> Waschen des Harzes mit DCM (5x) dann DMF (5x). </li></ol> 9. Entfernen Sie die Boc-Gruppe vom Harz gebundenen Aminosäure und spalten aus Resin <ol><li> 2 ml eines 1:1 TFA: DCM-Lösung in das Reaktionsgefäß und zu ermöglichen, 30 Minuten rühren. Abgießen und wäscht das Harz mit DCM (5x) und wiederholen Sie noch einmal verarbeiten. </li><li> Waschen und abtropfen lassen das Harz für 30 Sekunden mit DCM (5x), dann DMF (5x). </li><li> 2 ml einer Lösung von 10% DIPEA in wasserfreiem DMF und zu ermöglichen, von 24-48 Stunden gerührt. </li><li> Sammle Reaktionsmischung in vorgewogenen Rundkolben. Übertragen Sie 30 ul dieser Lösung in 450 ul THF in einem LC-MS-Fläschchen und legt für die Analyse. Das Harz wird mit zusätzlichen Aliquots DMF und sammeln in den Rundkolben entfernen Lösungsmittel im Vakuum. </li></ol>dflinebreak &quot;&gt; 10. Reinigung von Bis-Peptid <ol><li> Man löst rohe Bis-Peptid in einer minimalen Menge von Dimethylsulfoxid (100-250 mL) und Überführung in HPLC-Ampulle Einsatz. Ort-Einsatz in Autosampler von semi-prepitive HPLC-System (Hewlett Packard 1100 Serie) mit einer XTerra Prep MS C18 5 um 7.8x150 mm-Säule und einer 100 ul Injektionsschleife ausgestattet. </li><li> Führen Sie mehrere Injektionen 50 ul der Probe unter Verwendung eines Gradienten-Programm von 5-95% Acetonitril in Wasser mit 0,1% Ameisensäure über 30 Minuten während der Überwachung bei 274 nm. Sammeln Sie die Produkt-Peak in einem vorher gewogenen Einweg-Zentrifugenröhrchen und einfrieren trocken mit einem Lyophilisators. Vorsicht ist mit dem ersten Lauf als eine leichte Verschiebung der Peak-Retentionszeit im Vergleich zu analytischen LCMS wird typischerweise beobachtet genommen werden. </li></ol> 11. Assessment Methods <ol><li> Methylrot TEST 7: Entfernen ~ 1 mg trockenes Harz über Einwegpipette und spülen in 4 ml Reaktionsgefäß. Fügen Sie eine Lösung von 20 mg Methylrot, 50 ul N, N&#39;-Diisopropylcarbodiimid (DIC) und 5 mg 4-Dimethylaminopyridin (DMAP) in 500 ul wasserfreiem DCM und lassen Sie sie für 5-10 Minuten rühren. Abtropfen lassen und abwaschen Harz mit DCM, bis das Filtrat farblos wird. Positive Indikation ist die Harzperlen verbleibende orange oder rot. </li><li> Chloranil-Test 12: Transfer ~ 1 mg trockenes Harz in einem kleinen Fläschchen über Einwegpipette. 3 Tropfen einer 0,8 mM sowohl Chloranil in DMF-Lösung und 2% Acetaldehyd in DMF-Lösung und lassen Sie sich bei Raumtemperatur für 5-10 Minuten. Positive Indikation ist die Harzperlen Drehen blau / lila. </li><li> AKTIVIERUNG trap-Test: aktivierten Verbindungen während der Synthese kann durch die Übertragung eine kleine Menge (5-10 mL) der aktivierten Lösung für ein Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie (LC-MS) Fläschchen mit 50 ul Pyrrolidin beurteilt werden. Mischen Sie mit der Hand ein paar Sekunden (Lösollten sich auf gelb), dann verdünnen mit 450 ul Tetrahydrofuran (THF) und legt für die LC-MS-Analyse. </li><li> ANALYSE-LC-MS: Das Endprodukt und aktivierten Zwischenprodukte, kann unter Verwendung eines HP 1200-Serie LC-MS-System mit einem Waters Xterra MS C18 3,5 um versehen werden 4,6 mm x 150 mm-Säule und einem Gradienten-System von 5-95% Acetonitril in Wasser mit 0,1% Ameisensäure als 30 Minuten. </li></ol> 12. Repräsentative Ergebnisse Ein Beispiel für sowohl rohe (4) und gereinigt (Abbildung 5) LCMS Spuren vorgesehen sind. Gereinigtes Ausbeuten von etwa 10% zu erwarten sind mit den oben beschriebenen Methoden. <img alt="1" src="/files/ftp_upload/4112/4112fig1.jpg" /> Abbildung 1. Schematische Darstellung der Versuchsanordnung für die Festphasensynthese. <img alt="2" src="/files/ftp_upload/4112/4112fig2.jpg" /> Abbildung 2.Einschlägige Nomenklaturen von Bis-Amino Acids / Bis-Peptide. <img alt="Abbildung 3" src="/files/ftp_upload/4112/4112fig3.jpg" /> Abbildung 3. Insgesamt Syntheseschema. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/4112/4112fig3large.jpg" target="_blank">Klicken Sie hier für eine größere Abbildung anzuzeigen</a> . <img alt="Abbildung 4a" src="/files/ftp_upload/4112/4112fig4a.jpg" /> Abbildung 4a. HPLC-Spur des Rohprodukts bei 274 nm. <img alt="Abbildung 4b" src="/files/ftp_upload/4112/4112fig4b.jpg" /> Abbildung 4b. MS-Spektrum des Rohprodukts Peak. <img alt="Abbildung 5a" src="/files/ftp_upload/4112/4112fig5a.jpg" /> Abbildung 5a. HPLC-Spur des gereinigten Produkts bei 274 nm. <img alt="Abbildung 5b" src="/files/ftp_upload/4112/4112fig5b.jpg" /> Abbildung 5b. MS Spektrum von gereinigtem Product Peak.

<ol><li>Atherton, E., Sheppard, R. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAtherton%2C+E+%22Solid+Phase+Peptide+Synthesis%3A+A+Practical+Approach%22">Solid Phase Peptide Synthesis: A Practical Approach</a>. , Oxford University Press. (1989).</li>
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<li>Komba, S., Sasaki, S., Machida, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+New+Colorimetric+Test+for+Detection+of+Hydroxyl+Groups+in+Solid-Phase+Synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22Tet.+Lett%22%5BJournal%5D)">A New Colorimetric Test for Detection of Hydroxyl Groups in Solid-Phase Synthesis.</a> Tet. Lett. 48, 2075-2078 (2007).</li>
<li>Demner, O., Dijkgraaf, I., Schottelius, M., Wester, H. J., Kessler, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Introduction+of+Functional+Groups+into+Peptides+via+N-Alkylation%5BTitle%5D)+AND+%22Org.+Lett%22%5BJournal%5D)">Introduction of Functional Groups into Peptides via N-Alkylation.</a> Org. Lett. 10, 2015-2018 (2008).</li>
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</ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Die hierin präsentierten Syntheseansatz stellt ein Verfahren zur Synthese von funktionalisierten Bis-Peptide, die von Bis-Aminosäure-Bausteine ​​mit gemeinsamen Festphasen-Peptidsynthesetechniken. Die Monomer-Synthese dieser &quot;Pro4&quot; Bausteine ​​aus trans-4-Hydroxyprolin 3 ist hoch skalierbar und wurde erfolgreich auf die Bühne zu einem Hydantoin 600 mmol (234 g) Skala (unveröffentlicht) abgeschlossen. Wenn die Monomere in der Hand sind, stellt die Verwendung von Festphasenverfahren eine schnellere Verfahren nach Bis-Peptidsynthese, als die aktuelle Methode Lösungsphase 4 durch wodurch die Notwendigkeit für die Reaktion Aufarbeitungen und Zwischenprodukte Reinigungen. Die primäre Herausforderung bei der Festphasensynthese wird die Diagnose synthetischen Fortschritt und Problemlösung, da keine Zwischenprodukte isoliert werden. Dies hat zu der Entwicklung vieler kolorimetrischen Tests einschließlich derer zu ermitteln, ob freie Amine (Kaiser-Test 10) oder frei Hydroxyle (Methyl-Rot-Test 7) an Harz ausgesetzt. Leider ist das häufig verwendete Kaiser Test 10 nicht allgemein anwendbar in unserem Festphasensynthese durch die fast ausschließliche Verwendung von sekundären Aminen oder Aminen an einem quartären Kohlenstoff. Andere Optionen für die Beurteilung auf HMBA Harz umfassen Test Spaltungen mit einem Nucleophil wie Hydrazin 11, quantitative Fmoc-Abspaltung durch UV / Vis 1,11 überwacht, und Einfangen und Analysieren von eingehenden Verbindungen aktiviert. Ein weiteres Problem übersehen in der Festphasensynthese ist die Reproduzierbarkeit von synthetischen Schritten durch den Bediener erforderlich. Mit diesem Gedanken, die Autoren empfehlen dringend die Verwendung einer Tabellenkalkulation oder eine Checkliste bei der Durchführung keine manuelle Festphasen-Peptid-Synthese. Die Schwierigkeit bei Verwendung von Bis-Peptide für die Festphasen-Synthese im Vergleich zu herkömmlichen α-Aminosäuren beinhaltet auch das Potenzial für schwierige Kopplung aufgrund von sterischendernis, die Notwendigkeit auf dem Harz Diketopiperazin Verschlüsse, und gleichzeitige Entschützen (Boc / tBu; Cbz / tBu). Ein weiterer schwer liegt bei der Erreichung quantitativer Freisetzung aus dem Harz mit dieser &quot;Safety-catch&quot;-Methode, wenn zu konventionelleren Mitteln verglichen. Mit diesen Faktoren zu berücksichtigen, ist es sehr möglich, dass eine weitere Optimierung dieser Methode erzielt werden kann und die derzeitigen Bemühungen sind in unserer Gruppe im Gange, um die hier vorgestellte Methode zu verbessern.

<table border="1"><tr><td> Name </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td><td> Kommentare </td></tr><tr><td> HMBA-Am Harz </td><td> NovaBiochem </td><td> 855018 </td><td></td></tr><tr><td> MSNT </td><td> NovaBiochem </td><td> 851011 </td><td></td></tr><tr><td> NMI </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 336092 </td><td> Giftig, Ätzend </td></tr><tr><td> DCM </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> <a href="http://www.sigmaaldrich.com/catalog/ProductDetail.do?lang=en&amp;N4=D65100%7CSIAL&amp;N5=SEARCH_CONCAT_PNO%7CBRAND_KEY&amp;F=SPEC" target="_blank">D65100</a> </td><td> Karzinogen </td></tr><tr><td> Wasserfreiem DCM </td><td> Acros </td><td> 34846 </td><td> Karzinogen </td></tr><tr><td> 33% Bromwasserstoff in Essigsäure </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 248630 </td><td> Giftig, Corrosive, Dämpfe, wenn sie geöffnet </td></tr><tr><td> DIPEA </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 387649 </td><td> Entzündlich, giftig, ätzend </td></tr><tr><td> DMF </td><td> Fisher Scientific </td><td> AC27960 </td><td> Entzündlich, Giftig </td></tr><tr><td> Wasserfreiem DMF </td><td> Acros </td><td> 34843 </td><td> Entzündlich, Giftig </td></tr><tr><td> HOAt </td><td> GenScript </td><td> C01568 </td><td></td></tr><tr><td> DIC </td><td> Acros </td><td> BP590 </td><td> Entzündlich, giftig, ätzend </td></tr><tr><td> TFA </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> T6508 </td><td> Giftig, Ätzend </td></tr><tr><td> TIPPS </td><td> Acros </td><td> 21492 </td><td> Entzündlich, Giftig </td></tr><tr><td> Piperidin </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 104094 </td><td> Entzündlich, giftig, ätzend </td></tr><tr><td> HATU </td><td> GenScript </td><td> C01566 </td><td&gt; Toxic </td></tr><tr><td> NMP </td><td> Acros </td><td> 36438 </td><td> Giftig </td></tr><tr><td> DMAP </td><td> NovaBiochem </td><td> 851055 </td><td> Giftig </td></tr><tr><td> Methylrot </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 250198 </td><td></td></tr><tr><td> THF </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 401757 </td><td> Entzündlich, giftig, Peroxid-Forming </td></tr><tr><td> Pyrrolidin </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> P73803 </td><td> Entzündlich, giftig, ätzend </td></tr><tr><td> Dimethylsulfoxid </td><td> Fischer </td><td> D1281 </td><td></td></tr><tr><td> SPPS Reaktionsgefäße </td><td> Gnade </td><td> 211108 </td><td></td></tr><tr><td> LCMS </td><td> Agilent </td><td> 1200 Serie </td><td></td></tr><tr><td> Semi-Prep LC </td><td> Hewlett Packard </td><td> 1100-Serie </td><td></td></tr><tr&gt; <td> Lyophilisators </td><td> Labconco </td><td> 7934027 </td><td></td></tr><tr><td> Rotovapor </td><td> Büchi </td><td> R-210-Serie </td><td></td></tr><tr><td> Argon </td><td> Airgas </td><td> AR PP300CT </td><td></td></tr></table>

festphasensynthese eines funktionalisierten bis-peptids unter verwendung von &quot;safety-catch&quot;-methodik

Solid Phase Synthesis of a Functionalized Bis-Peptide Using "Safety Catch" Methodology

Im Jahr 1962 veröffentlichte RB Merrifield die erste Verfahren unter Verwendung von Festphasen-Peptid-Synthese als ein neuer Weg, um effizient zu synthetisieren Peptide. Diese Technik erwies sich schnell als vorteilhaft gegenüber seinen Vorgänger-Phasen-Lösung sowohl in Zeit und Arbeit. Verbesserungen hinsichtlich der Art der festen Träger, beschäftigt die Schutzgruppen und die Kopplung Methoden in den letzten fünf Jahrzehnten beschäftigt haben nur die Nützlichkeit des ursprünglichen Systems Merrifield Jahre stark zugenommen. Heute Pionier Verwendung einer Boc-Schutz-und Base / Nucleophil spaltbare Harz Strategie oder Fmoc-Schutz-und sauren abspaltbare Harz Strategie, die von RC Sheppard, werden am häufigsten für die Synthese von Peptiden 1 verwendet. Produkt von festen Träger Merrifield-Strategie, haben wir eine Boc / tert-Butyl-Festphasen-Synthese-Strategie für die Montage von funktionalisierten Bis-Peptide 2, die hierin beschrieben entwickelt. Der Einsatz von Festphasensynthese gegenüber tO-Lösung-Phasen-Methode ist nicht nur vorteilhaft sowohl in der Zeit und Arbeit, die von Merrifield 1 beschrieben, sondern erlaubt auch größere Leichtigkeit der Synthese von Bis-Peptid-Bibliotheken. Die Synthese, die wir hier zeigen, ist mit einem endgültigen Spaltung der Bühne, die ein zweistufiges &quot;Safety-catch&quot;-Mechanismus, um die funktionalisierten Bis-Peptid vom Harz durch Diketopiperazinbildung Release verwendet. Bis-Peptide sind starr, Spiro-Leiter Oligomere von Bis-Aminosäuren, die in der Lage, Funktionen in einer vorhersagbaren und gestaltbar Weise durch die Art und Stereochemie der Monomer-Einheiten und die Konnektivität zwischen jedem Monomer gesteuert zu positionieren sind. Jede bis-Aminosäure eine stereochemisch reine, cyclische Gerüst, das zwei Aminosäuren (eine Carbonsäure mit einer α-Amin) 3,4 enthält. Unser Labor wird derzeit untersucht das Potenzial funktionellen Bis-Peptide in einer Vielzahl von Feldern einschließlich Katalyse, Protein-Protein-Wechselwirkungen und nanomaterials.

Die effiziente Festphasen-Peptid-Synthese eines funktionalisierten Bis-Peptid Trimer Verwendung eines &quot;Safety-catch&quot; Spaltung Verfahren aus HMBA Harz beschrieben.

Festphasensynthese eines funktionalisierten Bis-Peptids unter Verwendung von &quot;Safety-Catch&quot;-Methodik

Im Jahr 1962 veröffentlichte R.B. Merrifield das erste Verfahren unter Verwendung der Festphasen-Peptidsynthese als neuartigen Weg zur effizienten Synthese von Peptiden. Dies ...

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments besteht darin, ein funktionalisiertes BSP-Peptid mithilfe von Festphasentechniken zu synthetisieren. Dies wird erreicht, indem eine geschützte BIS-Aminosäure auf Harz aus Hydroxyethylbenzoesäure aufgeladen wird. Anschließend werden mehrfach Tiefenschutz-Kupplungszyklen durchgeführt, um funktionalisierte BIS-Aminosäuren anzufügen, ein Vorgang, der das BIS-Peptid verlängert und die gewünschte Funktionalität darstellt.Schließlich wird die erste bis-Aminosäure mit einer alpha-Aminosäure modifiziert, um das BIS-Peptid durch Bildung eines DI-Keto-Pyrazins von dem Harz abzuspalten. Die Ergebnisse zeigen die erfolgreiche Synthese eines funktionalisierten BSP-Peptids in guter Rohreinheit und konsistenten isolierten Ausbeuten von etwa 10 %, basierend auf der Analyse mittels Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie. Die Bedeutung dieser Methode reicht bis zur parallelen und Bibliothekssynthese von bis-Peptiden, da die BIS-Peptide an einem festen Harz aufgebaut werden, was eine einfachere Handhabung im Vergleich zu Reaktionen in Lösung ermöglicht, und Nebenprodukte leicht durch Filtration entfernt werden können.Die visuelle Demonstration dieser Methode ist entscheidend, da viele der Schritte schwer zu erlernen sind, weil zahlreiche wichtige Details beachtet werden müssen, um sicherzustellen, dass alle Reaktionen so vollständig wie möglich ablaufen. Bei der Festphasensynthese gibt es keine Möglichkeit, Zwischenprodukte zu reinigen. Daher muss jede Reaktion so weit wie möglich vorangetrieben werden, um ein reines Endprodukt zu erhalten.Es wird empfohlen, eine Checkliste der experimentellen Verfahren anzulegen, um Verwechslungen zu vermeiden, da die Schritte von repetitiver Natur sind. Dieses Protokoll beginnt mit dem Beladen mit dem ersten BSP-Peptid, dem Schutz des ersten BSP-Peptids und dem gleichzeitigen Kappen des Harzes. Zum Starten des Ladevorgangs für das erste BSP-Peptid werden 114 Milligramm H-M-B-A-A-Harz in ein acht Milliliter fassendes Reaktionsgefäß eingewogen und ein magnetischer Rührstab hinzugefügt.Verschließen Sie die Oberseite des Gefäßes mit dem Gummiseptum und spülen Sie das Rohr mindestens fünf Minuten lang mit Argon durch. Bereiten Sie in der Zwischenzeit die aktivierte BIS-Aminosäurelösung gemäß dem schriftlichen Protokoll vor. Übertragen Sie die Lösung, wie in diesem Video gezeigt, mithilfe einer Spritze in das Reaktionsgefäß und rühren Sie über Nacht unter Argon. Am folgenden Tag entfernen Sie das Septum und lassen die Reaktionsmischung ab. Spülen Sie das Harz, indem Sie etwa zwei Milliliter Chloromethan zum Harz geben. Rühren Sie 30 Sekunden bis eine Minute und lassen Sie es dann ab. Wiederholen Sie diesen Vorgang viermal mit DCM und spülen Sie das Harz anschließend fünfmal mit Dimethylformamid.Um einen tiefen Schutz der ersten bis-aminosäure und gleichzeitiges Abdecken des Harzes durchzuführen, langsam zwei Milliliter einer Lösung von 33 % Bromwasserstoffsäure in Essigsäure und DCM zum Reaktionsgefäß geben. Nach dem Abtrennen und fünfmaligem Waschen des Harzes mit DCM 15 Minuten unter Rühren belassen. Die D-Schutzsequenz einmal erneut wiederholen.Als Nächstes wird das Harz fünfmal mit DCM und anschließend fünfmal mit DMF gewaschen. Das Harz wird durch zweimaliges Waschen mit einer 5 %igen (Volumen/Volumen) Lösung von D-I-P-E-A in DMF neutralisiert. Danach erfolgt erneut eine fünfmalige Behandlung mit DCM und fünfmaliges Waschen mit DMF. Nun kann die Kopplung der geschützten, funktionalisierten bis-Aminosäure durchgeführt werden.Zuerst wird eine inerte Atmosphäre in das Harz enthaltende Reaktionsgefäß wiederhergestellt, indem dieses dreimal mit wasserfreiem DCM gewaschen wird. Anschließend wird ein Septum angebracht und das Gefäß über eine Argongasleitung gespült und gewaschen, indem ein bis zwei Milliliter wasserfreies DCM zugegeben und 30 Sekunden gerührt werden. Danach wird das Gefäß abgelassen, bis der Blasenzähler an der Argongasleitung zu steigen beginnt.Wiederholen Sie diesen Vorgang mindestens einmal erneut. Bereiten Sie anschließend eine Lösung der funktionalisierten bis-Aminosäure in einem im Flammbrenner getrockneten Reagenzglas unter Argon-Atmosphäre vor. Geben Sie 47 µL DIC zu und rühren Sie 90 Minuten lang.Fügen Sie dann 35 Mikroliter D-I-P-E-A in 666 Mikrolitern und Hydrus-DMF zur Harzphase hinzu und rühren Sie weitere fünf Minuten. Überführen Sie die voraktivierte BIS-Aminosäurelösung mittels Spritze in das Reaktionsgefäß und rühren Sie über Nacht am folgenden Tag. Entfernen Sie das Reaktionsgemisch und waschen Sie zweimal mit wasserfreiem DCM unter Argonatmosphäre.Ein kritischer Schritt bei diesem Verfahren sind die Biz-Aminosäurekupplungen. Um die Bildung von Diketopiperazin-Ringen sicherzustellen, verwenden wir längere Reaktionszeiten mit zusätzlichen Aktivierungsmitteln. Um die Schließung des Diketopyrazins zu fördern, geben Sie eine HOAT- und DIC-Lösung hinzu und rühren eine Stunde unter Argon. Entfernen Sie anschließend die Septum und lassen Sie das Reaktionsgemisch ab. Waschen Sie das Harz fünfmal mit DCM und fünfmal mit DMF. Dieser Abschnitt behandelt den tiefen Schutz der funktionalisierten BIS-Aminosäure, den tiefen Schutz von F moc sowie die Acylierung der ersten BIS-Aminosäure.Um einen tiefen Schutz der geschützten funktionalisierten Bis-Aminosäure durchzuführen, langsam zwei Milliliter einer Lösung aus TFA und TIPS zum Reaktionsgefäß geben und nach dem Abtrennen eine Stunde lang umrühren, das Harz etwa 30 Sekunden lang mit DCM waschen und dann abtrennen; diesen DCM-Waschschritt fünfmal wiederholen. Anschließend die gesamte Sequenz zur tiefen Schutzgruppenentfernung am Harz nach dem Waschschema A-D-C-M-D-M-F erneut durchführen. Das Harz durch zweimaliges Waschen mit einer 5 %igen (Volumen/Volumen) Lösung von D-I-P-E-A in DMF neutralisieren.Führen Sie anschließend eine weitere D-C-M-D-M-F-Waschung durch. Ab diesem Punkt kann das BIS-Peptid mit anderen funktionalisierten bis-Aminosäuren verlängert oder an der führenden Stickstoff-Carbonsäure funktionalisiert werden, oder beides. Um die FM-Gruppe abzuspalten, geben Sie eine zwei Milliliter Lösung mit 20 % Piperidin in DMF zu und mischen die Reaktion 20 Minuten lang.Das Harz fünfmal mit DMF abgießen und waschen. Diesen Vorgang nach einem zusätzlichen Waschschritt des Harzes noch einmal wiederholen. Isolieren Sie das erste bis-Aminosäure-Derivat, indem Sie die hergestellte Aminosäurelösung dem Reaktionsgefäß hinzufügen und als letzten Schritt sechs Stunden lang umrühren.Waschen Sie das Harz fünfmal mit DCM und fünfmal mit DMF. Der letzte Abschnitt dieses Protokolls umfasst die Entfernung der Bach-Gruppe vom harzgebundenen Aminosäure und die Abspaltung vom Harz. Geben Sie zunächst zwei Milliliter einer 1:1-TFA-DCM-Lösung zum Reaktionsgefäß und rühren Sie 30 Minuten lang.Das Harz fünfmal mit DCM ablassen und waschen. Wiederholen Sie diesen Vorgang anschließend noch einmal. Waschen und ablassen Sie das Harz 30 Sekunden lang jeweils fünfmal mit DCM und fünfmal mit DMF.Fügen Sie anschließend zwei Milliliter einer Lösung von 10% D-I-P-E-A in wasserfreiem DMF hinzu und rühren Sie 24 bis 48 Stunden lang um. Sammeln Sie abschließend das Reaktionsgemisch in einem vorher gewogenen Rundkolben. Überführen Sie 30 Mikroliter dieser Lösung in 450 Mikroliter Tetrahydro-FU in einer LC-MS-Datei und reichen Sie diese zur Analyse ein.Waschen Sie das Harz mit weiteren Portionen von DMF und sammeln Sie es im Rundkolben. Zur Überwachung chemischer Umsetzungen am Harz während der Synthese können die folgenden Methoden eingesetzt werden. Um freie Hydroxylgruppen nachzuweisen, führen Sie den Methylrot-Test durch, indem Sie zunächst etwa ein Milligramm trockenes Harz mit einer Einwegpipette entnehmen.Spülen Sie in ein vier Milliliter fassendes Reaktionsgefäß. Geben Sie eine wie im Text beschriebene Methylrot-Lösung hinzu und rühren Sie fünf bis 10 Minuten lang um. Entfernen Sie die Flüssigkeit und waschen Sie das Harz fünfmal mit DCM. Orange oder rote Harzperlen weisen auf das Vorhandensein freier Hydroxylgruppen hin.Dieser Test kann verwendet werden, um die Beladung der ersten bis-aminosäure und die Harzabsperrungsschritte zu überprüfen. Um sekundäre Aminogruppen nachzuweisen, führen Sie den Chlortest durch: Überführen Sie etwa ein Milligramm trockenes Harz mittels Einwegpipette in ein kleines Gefäß. Geben Sie drei Tropfen der 0,8 Millimolar-Chlortlösung in DMF sowie drei Tropfen der 2 %igen Aldehydlösung in DMF hinzu.Und lassen Sie uns bei Raumtemperatur fünf bis zehn Minuten warten. In diesem Fall deuten blaue oder violette Harzperlen darauf hin, dass freie sekundäre Aminogruppen an der Harz-gebundenen Verbindung vorhanden sind. Um die Aktivierungseffizienz zu bestätigen, kann während der Synthese ein Aktivierungs-Trap-Test durchgeführt werden, bei dem fünf bis zehn Mikroliter der aktivierten Lösung in ein Fläschchen für die Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie überführt werden, das 50 Mikroliter Olain enthält, und manuell gemischt wird.Für einige Sekunden sollte die Lösung gelb werden, dann mit 450 µL Tetrahydrofuran verdünnen und zur LC-MS-Analyse einreichen. Das Endprodukt und die aktivierten Zwischenprodukte können mithilfe eines LC-MS-Systems mit einer C18-Rückgrat-Säule und einem Lösungsmittelsystem aus Wasser/Acetonitril mit 0,1 % Ameisensäure analysiert werden. Diese LC-MS-UV-Chromatogrammspur zeigt ein Beispiel für die gute Reinheit des Rohprodukts.Die Hauptspitze im Spektrum bei 21,3 Minuten weist eine Maske auf, die mit der erwarteten Produktmasse übereinstimmt. Dies lässt sich im Massenspektrum des Rohprodukts veranschaulichen, bei dem die Spitze Hauptpeaks zeigt, die der Masse sowie der Masse des Natriumions und zudem der Masse abzüglich der Masse der IV-DDE-Schutzgruppe entsprechen. Dargestellt ist hier die LCMS-UV-Kurve der gereinigten Probe, die ein sehr reines Produkt bei 21,3 Minuten zeigt, sowie das Massenspektrum, das die Identität dieser gereinigten Trierspitze bestätigt.Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man Festphasentechniken anwendet, um nach der Entwicklung funktionalisierte Bis-Peptide herzustellen. Diese Technik ebnete den Weg für Forscher im Bereich der Bis-Peptide, Anwendungen bei Protein-Protein-Wechselwirkungen und Katalyse zu erforschen, sobald sie beherrscht wurde. Wenn sie ordnungsgemäß durchgeführt wird, kann diese Technik innerhalb von vier bis fünf Tagen zur Synthese eines funktionalisierten Bis-Peptid-Trimeren führen.Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, darauf zu achten, dass die Kügelchen stets in der Reaktions- und Waschlösung eingetaucht bleiben. Alternativen Methoden wie die parallele Synthese oder Bibliothekssynthese können durchgeführt werden, um weitere Fragestellungen zu beantworten, beispielsweise den Einfluss der Stereochemie oder alternativer Funktionalitäten auf die Proteinbindung oder katalytische Aktivität. Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit organischen Reagenzien äußerst gefährlich sein kann, und ergreifen Sie stets Vorsichtsmaßnahmen wie die Verwendung geeigneter persönlicher Schutzausrüstung und eines Abzugs.

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