Un protocole est décrit pour la synthèse manuelle des oligo-peptoids suivie par le séquençage par spectrométrie de masse.
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Article de méthode
Un protocole est décrit pour la synthèse manuelle des oligo-peptoids suivie par le séquençage par spectrométrie de masse.
Peptoids sont contrôlées par séquence des oligomères de peptide-imitant constitués d’unités de glycine N-alkylés. Parmi les nombreuses applications potentielles, peptoids ont été considérés comme un type de stockage de l’information moléculaire. Analyse par spectrométrie de masse a été considéré la méthode de choix pour les peptoids de séquençage. Peptoids peut être synthétisé par l’intermédiaire de la chimie en phase solide à l’aide d’un cycle répétitif de réaction en deux étapes. Nous présentons ici une méthode pour synthétiser manuellement oligo-peptoids et d’analyser la séquence de la peptoids à l’aide de techniques de spectrométrie de masse (MS/MS) en tandem. L’exemple peptoid est un nonamer composé d’une alternance de N-(2-methyloxyethyl) glycine (Nme) et N-(2-phényléthyle) glycine (Npe), ainsi qu’une glycine N-(2-aminoéthyl) (Nae) à l’extrémité N-terminale. La formule de la séquence de la peptoid est Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2, Ac désignant le groupe acétyle. La synthèse se déroule dans un réacteur de phase solide disponible dans le commerce. La résine d’amide de patinoire est utilisée comme le support solide pour produire la peptoid avec un groupe amide à l’extrémité C-terminale. Le produit de peptoid qui en résulte est soumis à l’analyse de la séquence à l’aide d’un spectromètre de masse quadripolaire triple couplé à une source d’ionisation par électronébulisation. La mesure de la SM/SM produit une gamme d’ions fragments résultant de la dissociation des peptoid chargée. Les ions fragments sont triées selon les valeurs de leur rapport masse sur charge (m/z). Les valeurs de m/z des ions fragments sont comparées les masses nominales des ions fragments prédites théoriquement, selon le schéma de fragmentation peptoid. L’analyse génère un modèle de fragmentation de la peptoid chargée. Le patron de fragmentation est corrélé à la séquence de monomère de la peptoid neutre. À cet égard, l’analyse MS lit les informations de séquence de la peptoids.
Peptoids sont une classe de polymères séquence contrôlée avec des structures de base imitant la structure des peptides. Peptoids peut être synthétisé de diverses amines, qui permet peptoids d’exposer des propriétés hautement accordables1,2. Peptoids ont servi de modèles moléculaires pour la recherche biophysique, considérés comme agents thérapeutiques et conçu en tant que ligands pour protéines3,4,5,6. Peptoids ont été élaborés dans une variété de composés biologiquement actifs, tels que les matériaux antisalissure et anticorps-mimétique, agents antimicrobiens et enzyme inhibiteurs7,8,9. Avec un caractère très ordonné et accordable, peptoids ont aussi été considérés comme un type de stockage d’information moléculaire10. La découverte de ces appels de diverses applications pour le développement de méthodes d’analyse efficaces pour caractériser la séquence et la structure des peptoids. Techniques basées sur la spectrométrie en tandem mass ont montré prometteur comme la méthode de choix pour analyser les propriétés de la séquence de polymères séquence-contrôlée, notamment peptoids11,12,13, 14,15. Cependant, corrélant les patrons de fragmentation peptoid ion résultant des études systématiques des études de spectrométrie de masse et l’information structurale de peptoids sont très limitées.
Peptoids peuvent être facilement synthétisés en utilisant une méthode de la phase solide. La méthode bien développée implique une itération de l’un en deux étapes monomère addition cycle16,17. Dans chaque cycle d’addition, une amine résine liée est acétylée par un acides haloacétiques (généralement l’acide bromoacétique, BMA), et elle est suivie d’une réaction de déplacement avec une amine primaire. Bien que la synthèse automatique des protocoles ont été appliqués systématiquement pour la synthèse de peptoid, les peptoids peuvent être synthétisés manuellement avec d’excellents rendements dans une norme chimie laboratoire16,18,19, 20.
Notre laboratoire a adopté la méthode de synthèse de peptoid manuel et simplifié les appareils utilisés dans les méthodes existantes. Nous avons précédemment étudié les patrons de fragmentation d’une série de peptoids à l’aide de MS/MS techniques21,22,23. Nos résultats montrent que peptoids produire fragmentations caractéristiques lorsqu’elles sont soumises à la dissociation induite par collision (CID)21,23 ou capture d’électrons expériences22 dissociation (DPE). Dans cet article, nous démontrons comment oligo-peptoids peut être synthétisée dans un laboratoire de chimie standard, comment réaliser les expériences de CID à l’aide d’un spectromètre de masse quadripolaire triple et analyser les données spectrales. La peptoid à être synthétisé et caractérisé est un nonamer avec l’acétylation N-terminal et C-terminal amidation, Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2. La structure de la peptoid est illustrée à la Figure 1.
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1. synthèse de la Peptoid
NOTE : La synthèse commence avec l’activation de la résine par un gonflement de la résine et en supprimant le groupe protecteur. Elle est suivie par la chaîne de peptoid sur la résine par le biais de répétition monomère addition cycles de plus en plus. Le premier monomère couplé à la résine est le résidu C-terminal. Le peptoid est allongé de l’extrémité C-terminale à l’extrémité N-terminale. Une fois la séquence peptoid désiré est atteint, la résine est clivée au large et le produit peptoid est épuré.
2. Mme mesures et analyse des séquences
NOTE : L’expérience de la SM/SM s’effectue dans un spectromètre de masse quadripolaire triple couplé à une source d’ionisation (ESI) électrospray. Collecte de données est contrôlée en utilisant le logiciel d’acquisition de données accompagné de l’instrument. La procédure générale comprend 1) exécutant l’expérience de la spectrométrie de masse d’analyse complète et d’enregistrer le spectre de masse, 2) effectuant la CID MS/MS expérimenter et enregistrer le spectre MS/MS et 3) en comparant les données spectrales MS/MS avec théorique schéma de fragmentation prédit basé sur la caractéristique structurelle de le peptoid.
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La structure d’un peptoid 9-mer avec l’acétylation N-terminal, Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2, est illustrée à la Figure 1. Le peptoid a été synthétisé manuellement dans un réacteur en polypropylène fritté via l’approche de la phase solide. Résine d’amide patinoire (0,047 mmol, 84 mg avec chargement 0.56 mmol/g) est utilisé comme le support solide pour produire le peptoid avec une extrémité C-terminale d’amidés. La chaîne peptoid est construite e...
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Un peptoid nonamer, Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2, a été synthétisé en utilisant le protocole présenté. Les appareils de synthèse implique un navire seringue comme réaction en phase solide en polypropylène et un agitateur mécanique. Les navires de la réaction sont commercialement disponibles et peu coûteux. Un agitateur mécanique est un dispositif commun dans les laboratoires de chimie. Avec l’utilisation d’un réacteur de type seringue, solutions peuvent être aspirées et poussées hors du récipient en déplaç...
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Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Les auteurs aimeraient remercier M. Michael Connolly et Dr Ronald Zuckermann (The Molecular Foundry, Lawrence Berkeley National Laboratory) de soutien technique dans la synthèse de peptoid. Nous reconnaissons l’appui de la National Science Foundation (CHE-1301505). Toutes les expériences de spectrométrie de masse ont été menées à l’installation de spectrométrie de masse de chimie à l’Université du Pacifique.
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Spectromètre de masse quadrupôle triple ESI, Varian 320L | Agilent Technologies Inc. | Le spectromètre de masse a été acquis auprès de Varian, Inc. | |
| Varian MS workstation, version 6.9.2, un logiciel d’acquisition et de revue de données | Varian Inc. | Le logiciel fait partie du package Varian 320L | |
| Burrell Scientific Shaker à action de poignet, modèle 75 DD | Fisher Scientific International Inc. | 14-400-126 | |
| Centrifugeuse Hermle, Modèle Z 206 A | Hermle Labortechnik GmbH | ||
| Récipient de réaction en phase solide, 10 mL | Torviq | SF-1000 | |
| Capuchons de pression pour les récipients de réaction | Torviq | PC-SF | |
| Filtres à seringue, taille des pores 0,2 et mu m | Fisher Scientific Inc. | 03-391-3B | |
| Filtres à seringue, taille des pores 0,45 et mu m | Fisher Scientific Inc. | 03-391-3A | |
| Remorqueurs centrifugeuses en polypropylène, 50 mL | VWR International, LLC. | 490001-626 | |
| Remorqueurs centrifugeuses en polypropylène, 15 mL | VWR International, LLC. | 490001-620 | |
| ChemBioDraw, Ultra, Version 12.0 | CambridgeSoft Corporation | CambridgeSoft fait désormais partie de PerkinElmer Inc. | |
| Tasse en polystyrène, 12 oz | Supermarché Commun | ||
| Résine amide de patinoire | Chem-Impex International, Inc. | 10619 | |
| Pipéridine | Chem-Impex International, Inc. | 02351 | Très toxique |
| N, N'-diisopropylcarbodiimide | Chem-Impex International, Inc. | 00110 | Très toxique |
| Acide bromoacétique | Chem-Impex International, Inc. | 26843 | Très toxique |
| 2-Phényléthhylamine | VWR International, LLC. | EM8.07334.0250 | |
| 2-méthyoxyéthylylamine | Sigma-Aldrich Co. LLC. | 241067 | |
| N-Boc-éthylénediamine | VWR International, LLC. | AAAL19947-06 | |
| Anhydride acétique | Sigma-Aldrich Co. LLC. | 252845 | |
| N, N-diméthétylformamide | VWR International, LLC. | BDH1117-4LG | Distillation supplémentaire avant utilisation |
| N, N-diisopropyléthhylamine | Chem-Impex International, Inc. | 00141 | |
| Triisopropylsilane | Chem-Impex International, Inc. | 01966 | |
| Acide trifluoroacétique | Chem-Impex International, Inc. | 00289 | Très toxique |
| Système académique de purification de l’eau Millipore MILLI-Q | Millipore Corporation | ZMQP60001 | Pour la production d’eau de qualité HPLC |
| Eau de qualité HPLC | Produit à partir de Millipore MILLI-Q® ; Système académique de purification de l’eau | ||
| Méthanol | Pharmco-Aaper | 339 USP/NF | Qualité HPLC |
| Acétonitrile | Fisher Scientific International, Inc. | A998-4 | Qualité HPLC |
| Éther diéthylique | VWR International, LLC. | BDH1121-19L | Distillation supplémentaire avant utilisation |
| Dichlorométhane | VWR International, LLC. | BDH1113-19L | Distillation supplémentaire avant utilisation |
| Gaz azote | Fresno Oxygen/Barnes Supply | NIT 50-C-F | Ultra haute pureté, 99,9995 % |
| Gaz argon | Fresno Oxygen/Barnes Supply | ARG 50-C-F | Ultra haute pureté, 99,9995 % |
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