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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Viene presentato un protocollo per sintetizzare peptoidi con funzionalità cationica mista nella stessa sequenza (monomeri di tipo lisina e arginina). Viene anche descritto il successivo test di questi composti contro la Leishmania mexicana, i protozoi parassiti che causano la leishmaniosi cutanea.
Questo protocollo descrive la sintesi manuale in fase solida di peptoidi lineari che contengono due monomeri cationici diversamente funzionalizzati. In questa procedura possono essere inclusi monomeri peptoidi di 'lisina' funzionalizzata con ammino e di 'arginina' funzionalizzata con guanido all'interno della stessa sequenza peptoide. Questa procedura utilizza la protezione su resina (N-(1-(4,4-dimetil-2,6-dioxocicloesilidene)etil) o Dde, condizioni ortogonali alla protezione Boc dei monomeri di lisina. La successiva deprotezione consente un'efficiente reazione di guanidinilazione sulla resina per formare i residui di arginina. La procedura è compatibile con il metodo di sintesi dei peptoidi submonomerico comunemente usato, consentendo la produzione di peptoidi semplici utilizzando le comuni apparecchiature di laboratorio e i reagenti disponibili in commercio. Viene descritta la sintesi, la purificazione e la caratterizzazione rappresentativa di due peptoidi misti. Viene inoltre descritta la valutazione di questi composti come potenziali antinfettivi nei test di screening contro Leishmania mexicana. Il parassita protozoo L. mexicana è un agente eziologico della leishmaniosi cutanea, una malattia tropicale trascurata che colpisce fino a 12 milioni di persone in tutto il mondo.
Peptoids (o poli-N -substituted glicine) sono una classe di peptide-mimetici che offrono proprietà simili a peptidi e come tali sono sempre più oggetto di indagine per le applicazioni di medicinali e materiali. In peptidi, la catena laterale di ciascun amminoacido è collegato alla α-carbonio del backbone ammide; in peptoids le catene laterali sono spostati sul atomo di azoto del backbone. Fondamentalmente, questo dà peptoids maggiore resistenza alla proteolisi.
Peptoids sono comunemente sintetizzati con il metodo submonomer introdotta da Zuckermann et al., In cui i monomeri peptoid possono essere costruite da haloacetylation sequenziale di una funzionalità ammina attaccato ad un supporto solido e conseguente spostamento del alogene con un'ammina primaria. 1 Il nostro gruppo ha recentemente sviluppato un adattamento di questo metodo submonomer per consentire lysine- e arginina-tipo residui peptoid da inserire all'interno della stessa sequenza peptoid per la first tempo. 2 Questo manuale approccio in fase solida per peptoid sintesi utilizza reagenti commercialmente disponibili ed equipaggiamento di laboratorio, rendendolo accessibile per la maggior parte dei laboratori. Peptoids hanno dimostrato di avere attività promettenti contro una vasta gamma di batteri Gram-negativi, Gram specie batteriche e fungine positivi che sono paragonabili a molti peptidi antimicrobici conosciuti. 3-9
Nel nostro lavoro, peptoids sono stati utilizzati come composti anti-infettivi innovativi per il trattamento della leishmaniosi malattia tropicale trascurata. 5,10 leishmaniosi è endemica in più di 80 paesi in tutto il mondo e si stima che oltre 12 milioni di persone sono infettate a livello globale. Il 11 la malattia è causata da protozoi parassiti che vengono trasmessi dal morso di un sandfly. specie di Leishmania possono causare leishmaniosi cutanea, una condizione che porta a cicatrici e danni alle mucose, o la Leis viscerale pericolosa per la vitahmaniasis, che provoca danni agli organi fatale. Nessun vaccino è disponibile per questa malattia e trattamenti esistenti si basano su un piccolo numero di farmaci che hanno gravi effetti collaterali. In aggiunta, la resistenza ai farmaci esistenti è un problema emergente e serio così nuovi trattamenti sono disperatamente necessari per trattare efficacemente la leishmaniosi in futuro. 12-16
In queste applicazioni antimicrobici, peptoids sono spesso progettati per essere amphipathic con una miscela di monomeri cationici e idrofobi. 3,4 Questo può dare peptoids un grado di selettività verso cellule batteriche, ridurre la tossicità per le cellule di mammifero, e per migliorare la loro attività come trasportatori molecolari . 17-20 la maggior parte dei peptoids anti-infettivi in letteratura contengono catene laterali cationici che sono composti esclusivamente da entrambi ammino funzionalizzato monomeri lisina tipo o residui arginina-type. chimere Peptide-peptoid, dove le catene cationici sono composti da una dellamino acidi lisina o arginina, sono stati sintetizzati per esaminare l'effetto di gruppi cationici sull'attività e tossicità. 21-25
peptoids poli-lisina possono essere facilmente sintetizzati utilizzando disponibili in commercio ammine Boc-protetti. I peptoids poly-arginina, presentate può essere fatto utilizzando un metodo che utilizza pirazolo-1-carboxamidine come agente guanidinylation. 18 Tuttavia, questo può avvenire soltanto dopo l'peptoid è stato scisso dalla resina e la protezione Boc su catene laterali rimosso, così ogni lisina-tipo residuo all'interno della sequenza si trasforma in un residuo di arginina. Nel tentativo di calibrare le proprietà chimiche e biologiche dei composti, abbiamo sviluppato un metodo che permette funzionalità cationico duale (es, N Lys e Arg N) da includere in una determinata sequenza peptoid per la prima volta. 2
Qui, descriviamo la sintesi, purificazione e caratterizzazione di TWo nuovi peptoids che contengono sia residui lysine- e arginina-tipo nella stessa sequenza. Il metodo utilizza ortogonali N Boc e N -Dde protezione sul resina con pirazolo-1-carboxamidine come reagente guanidinylation. La valutazione biologica di questi peptoids è descritta anche in saggi di citotossicità contro Leishmania mexicana, l'agente eziologico della leishmaniosi cutanea. Questo fornisce un metodo pratico per accedere peptoids con doppia funzionalità cationico e per valutare la loro attività biologica. Si prevede che questo metodo aiuterà la sintesi di peptoids anfipatiche dalla comunità peptoid in futuro.
1. fase solida Sintesi di peptoids
NOTA: peptoids sono sintetizzati manualmente utilizzando la procedura submonomer della sintesi peptoid in fase solida. Questo metodo permette un'elevata efficienza di accoppiamento e buone rese in prodotto finale. Sintesi su fase solida permette anche reagenti in eccesso da rimuovere facilmente alla fine di ogni passo e il metodo è stato modificato qui per consentire (residui esempio, arginina-tipo e lisina tipo) diverse funzionalizzati monomeri cationici da inserire all'interno dello stesso sequenza. 1,2
2. Caratterizzazione e Purificazione
NOTA: La sintesi peptoid può essere monitorato e il peptoid finale valutato tramite analisi HPLC in fase inversa utilizzando una colonna C18 e ELspettrometria ectrospray liquido-cromatografia di massa (LC-MS). Tutti i solventi HPLC di solventi per LC-MS devono essere preparate al momento.
3. Test biologica contro Leishmania mexicana parassiti
Cauzione:. le valutazioni di sicurezza devono essere effettuate prima di iniziare la sintesi Leishmania mexicana è classificato un rischio di gruppo 2 patogeno nel Regno Unito e misure di controllo adeguate deve essere a posto prima di iniziare il test. Tutti i lavori devono essere eseguiti in una cappa di sicurezza microbiologica di classe 2 e adeguati dispositivi di protezione individuale a seconda dei casi (ad esempio, guanti in nitrile, occhiali di sicurezza e un camice da laboratorio).
Di conseguenza rappresentante, la sintesi e la caratterizzazione di due 12 peptoids residui contenenti due monomeri lisina-tipo e di tipo due-arginina monomeri ciascuno saranno descritte. I successivi risultati di test di citotossicità sono mostrati anche.
Due peptoids [(N nArg N spe N spe) (N ae N spe N spe)] 2 (a) e [(N Harg N spe N spe) (N Lys N spe N spe)] 2 (b) sono stati sintetizzati utilizzando 120 mg Rink Amide resina ciascuna (carico = 0,79 mmol / g). Tutte le fasi di acetilazione e spostamento sono state eseguite come descritto sopra, con tutti i reagenti acquistati commercialmente. Per questi residui, le seguenti ammine sono stati utilizzati nel passo di spostamento: N spe (S) - (-) - α-metilbenzilammina, N ae N - (tert -butoxycarbonyl) -1,2-diaminoethane, N Lys N - (terz -butoxycarbonyl) -1,4-diamminobutano. Per i residui derivati arginina, le seguenti diammine non protetti sono stati accoppiati: N Harg 1,4-diamminobutano o N nArg 1,2-diamminoetano, seguiti da una protezione in resina con 2-acetyldimedone (DDE-OH). Dopo l'intera sequenza era stato sintetizzato, idrazina deprotezione del Dde produce ammine libere per guanidinylate.

Figura 1. Strutture Peptoid (a) [(N nArg N spe N spe) (N ae N spe N spe)] 2 e (b) [(N Harg N spe N spe) (N ng> Lys N spe spe N)] 2. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 2. Il metodo utilizzato per sintetizzare peptoids arginina / lisina misti. I. passo di spostamento standard nel metodo submonomer con diammina; ii. L'aggiunta di DDE-OH, 90 minuti per proteggere ammina libera; iii. Ulteriori aggiunte di estendere la catena peptoid utilizzando il metodo submonomer; iv. Deprotezione di DDE che utilizza 2% idrazina in DMF; . V Guanidinylation di ammina libera di resina con pirazolo-1-carboxamidine e DIPEA in DMF; VI. clivaggio Acidic dalla resina e deprotezione dei gruppi Boc.large.jpg "target =" _ blank "> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Dopo clivaggio dalla resina e liofilizzazione, i prodotti grezzi sono stati ottenuti come polveri bianche: (a) 154 mg, (b) 163 mg. I prodotti sono stati purificati mediante RP-HPLC come descritto con massimi iniezioni di 50 mg utilizzando una pompa LC con un rivelatore UV-vis (λ = 250 nm) su una colonna analitica, 250 mm x 10 mm, 5 micron; portata = 2 ml / min. Le frazioni corrispondenti alla massa di destinazione sono stati combinati e ottenuti come polveri bianche: (a) 54 mg (b) 65 mg, rese finali di circa il 30% per frazioni> 90% puro.
Le identità composti finali dopo purificazione sono stati confermati da LC-MS (vedi Figura 3) con uno spettrometro di massa a triplo quadrupolo dotato di UPLC e un rivelatore di fotodiodi. spettrometria di massa accurata è stata effettuata utilizzando la stessa spettrometro su t egli [M + 2H] 2+ ioni. Di seguito calcolato e masse osservati sono stati trovati in stretto accordo (Figura 4): (a) calcolata = 896,0026 amu, osservato = 896,0038 amu; (B) calcolato = 952,0691 amu, osservato = 952,0730 amu.

Figura 3. LC-MS per peptoids purificati. (A) m / z = 1.792 e (b) m / z = 1.903. Dove la parte superiore è TIC, Medio spettro LC-MS, fondo cromatogramma UV a 220 nm. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 4. accurati dati di spettrometria di massa per peptoids (a) e (b).target "https://www.jove.com/files/ftp_upload/54750/54750fig4large.jpg" = "_ blank"> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
purezza del prodotto è stata valutata utilizzando un RP-HPLC (pompa LC con rivelatore UV-vis su una colonna analitica, 4,6 mm x 100 mm, 3,5 micron; portata = 1 ml / min) analitica, e visualizzati a 220 nm, l'assorbanza di ammide backbone. Figure 5a e 5b mostrano che i composti sono omogenei.

Figura 5. HPLC analitico per i peptoids purificati (a) e (b). Vi è un gradiente 0-100% B in 30 minuti, colonna forno a 40 ° C (A = 95% H 2 O, 5% MeCN, 0,05 % TFA;. B = 95% MeCN, 5% H 2 O, 0,03% TFA) Si prega di click qui per vedere una versione più grande di questa figura.
I peptoids purificati (a) e (b) sono stati testati in saggi di citotossicità contro L. Mexicana amastigoti axeniche. Scorte congelate di L. mexicana sono stati scongelati e trasformato alla fase amastigote pronto per il test. 72 ore dopo lo scongelamento, i parassiti devono essere promastigoti fase di insetti nella loro forma prociclico, in fase di log con molte cellule in divisione. In questa fase i parassiti possono essere trasformate in fase di amastigote utilizzando la variazione del pH e la temperatura descritto. 27 Al 9 ° giorno della trasformazione, i parassiti saranno nella non-infettiva replicando fase metacyclic promastigote. Infine al giorno 14, i parassiti devono essere in fase di amastigote patogeno in cui i parassiti non hanno la caratteristica dei flagelli promastigoti. 28
5 soluzioni madre mm di composti sono state effettuate in colture cellulari grado DMSO e testati in triplicato suun minimo di due volte per garantire un insieme di dati robusta stati raccolti. Un piano rappresentante piastra a 96 pozzetti è mostrato in Figura 6. Al termine del test, il reagente vitalità cellulare è stato aggiunto a ciascun pozzetto e la fluorescenza è stata misurata come descritto per calcolare la redditività di parassiti per ciascuna concentrazione testata (vedere Figura 7 ). ED 50 valori sono stati calcolati come peptoid (a)> 100 pM e del 37 mM peptoid (b). Le barre di errore tracciati, mostrano la variazione tra i pozzi come una deviazione standard e può essere visto che questi sono ragionevoli per la maggior parte dei bar.

Figura 6. Rappresentante 96 piano piastra bene per un test di citotossicità su 2 soluzioni peptoid (compresi i controlli positivi e negativi). Med + = medio (di Schneider insetti Medium, pH 5,5, 20% FBS, 1% P / S). L. mex. =8 x 10 6 / ml cultura parassita med +. AmphoB = 5 mM in DMSO. Peptoid = 5 soluzione madre mM in DMSO. Pozzi vuoti devono contenere acqua sterile. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.

Figura 7. I risultati di test di citotossicità contro L. mexicana axeniche parassiti amastigote utilizzando peptoid (a) e (b). Si può vedere che il peptoid (b) è più efficace di peptoid (a) a ridurre la percentuale di parassiti vitali, con entrambi i composti aventi un effetto dose-dipendente. Le barre di errore tracciati mostrano la variazione tra i pozzi come deviazione standard. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Viene presentato un protocollo per sintetizzare peptoidi con funzionalità cationica mista nella stessa sequenza (monomeri di tipo lisina e arginina). Viene anche descritto il successivo test di questi composti contro la Leishmania mexicana, i protozoi parassiti che causano la leishmaniosi cutanea.
Ringraziamo l'Ingegneria e Scienze Fisiche Research Council (EPSRC) per il sostegno finanziario (HLB). Ringraziamo anche Sridevi Maalika Ramanoudjame per la sua assistenza durante le riprese di questa procedura.
| Cartucce di estrazione in polipropilene in fase solida con due fritte | Crawford Scientific | 12131017 e 12131015 | cartucce da 20 ml e 6 ml utilizzate in questa preparazione |
| Acido trifluoroacetico | Tokyo Chemical Industry (Europe) | T0431-100g | >98%; ATTENZIONE: può causare gravi ustioni e irritazione respiratoria |
| N,N'-diisopropilcarbodiimmide | Sigma | Aldrich 38370-100ML | >98%; ATTENZIONE: pericoloso per gli occhi, la pelle e per inalazione respiratoria, può anche causare sensibilizzazione |
| Dimetilformammide | Fischer Scientific | 10346180 | grado HPLC; ATTENZIONE: sospetto teratogeno |
| Acetonitrile | Fischer Scientific | 10407440 | Diclorometano di grado HPLC |
| Fischer Scientific | 10354263 | 99,8%; ATTENZIONE: sospetto cancerogeno | |
| Acido Bromacetico | Sigma Aldrich | 17000-100G | >99%; ATTENZIONE: provoca ustioni e pericolo per la pelle, gli occhi e le vie respiratorie |
| (S)-(-)-alfa metilbenzilammina | Sigma Aldrich | 115568-100G | 98%; ATTENZIONE: nocivo se ingerito, tossico a contatto con la pelle, provoca gravi ustioni cutanee e danni agli occhi, utilizzato per sintetizzare il monomero Nspe |
| N-Boc 1,4-diaminobutano | Tokyo Chemical Industry (Europe) | A1373-25g | >98%; ATTENZIONE: provoca gravi ustioni cutanee e danni agli occhi, utilizzato per sintetizzare il monomero NLys< |
| em>N-Boc 1,2-diamminoetano | Tokyo Chemical Industry (Europe) | A1371-25g | >97%; ATTENZIONE: provoca gravi ustioni cutanee e danni agli occhi, utilizzato per sintetizzare il monomero Nae |
| 1,2-diaminobutano | Sigma Aldrich | D13208-100G | 99%; ATTENZIONE: liquido e vapori infiammabili, nocivi se ingeriti o inalati, tossici a contatto con la pelle, provocano gravi ustioni cutanee e danni agli occhi, utilizzati nella sintesi del monomero NhArg |
| 1,4-diamminoetano | Sigma Aldrich | 03550-250ML | >99,5%; ATTENZIONE: liquido e vapori infiammabili, nocivi se ingeriti o inalati, tossici a contatto con la pelle, provocano gravi ustioni cutanee e danni agli occhi, utilizzati nella sintesi del monomero NnArg |
| 1H-pirazolo-1-carbossamidina HCl | Sigma Aldrich | 402516-10G | come sale HCl; ATTENZIONE: dannoso se ingerito e può causare una reazione allergica cutanea, provoca gravi danni agli occhi |
| Idrazina monoidrato Idrazina | Sigma Aldrich | 207942-5G | grado di reagente; ATTENZIONE: sospetto cancerogeno, fatale se inalato e provoca gravi ustioni alla pelle e agli occhi |
| 2-acetil dimedone | Novabiochem | 8510150005 | Dde-OH |
| Rink Amide resina | Novabiochem | 8551190005 | 100-200 mesh, alto carico |
| Piperidina | Sigma Aldrich | 411027-1L | >99,5%, una sostanza controllata, quindi è necessario ottenere un'autorizzazione adeguata prima dell'acquisto; ATTENZIONE: liquido e vapori altamente infiammabili, nocivi se ingeriti e tossici a contatto con la pelle o se inalati, provocano gravi ustioni cutanee e danni agli occhi, dannosi per la vita acquatica con effetti di lunga durata |
| Triisopropilsilano | Sigma Aldrich | 233781-50G | 98%; ATTENZIONE: liquido e vapore infiammabili, provoca irritazione cutanea e grave irritazione oculare |
| alamarBlue | ThermoFischer | DAL1025 | Non classificato come pericoloso |
| Schneider's Insect Medium | Sigma Aldrich | S9895-1L | In polvere, il terreno deve essere prodotto prima dell'uso seguendo le istruzioni del produttore; lasciare riscaldare a temperatura ambiente prima dell'uso in saggi biologici |
| Piastre a 96 pozzetti | VWR | 734-1793 | Fondo piatto (per consentire la misurazione della fluorescenza dal basso), trattato con coltura tissutale |
| Serbatoi di solvente | VWR | 613-1182 | Utilizzato con pipetta multicanale |
| Pipetta multicanale | Eppendorf | 3122000043 | |
| Puntali per pipette | Starlab Group | S1111-3810, S1113-1810, S1111-6810 | Il volume del puntale dipende dalla pipetta utilizzata. 10 µ l, 10 - 200 µ l e 1.000 µ l raccomandato per saggi |
| 25 cm3 fiasche per colture cellulari | VWR | 734-2312 | |
| provette da centrifuga da 50 ml | VWR | 525-0791 | |
| dimetilsolfossido (grado di biologia molecolare) | Sigma Aldrich | D8418-50ML | Non classificato come pericoloso |
| Siero fetale bovino inattivato dal calore | ThermoFischer | 10082139-100mL | Gibco |
| Penicillina/Streptomicina | ThermoFischer | 15140148-20mL | Abbreviazione: P/S |
| Amfotericina B | Sigma Aldrich | 46006-100mg | Amfotericina B triidrato, standard analitico VetranalTM |