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Biochemistry
Un metodo efficiente per la sintesi di peptoids con monomeri misto Lisina-tipo / Arginina-tipo e ...

Research Article

Un metodo efficiente per la sintesi di peptoids con monomeri misto Lisina-tipo / Arginina-tipo e valutazione della loro attività anti-Leishmania

DOI: 10.3791/54750

November 2, 2016

Hannah L. Bolt1, Paul W. Denny2, Steven L. Cobb1

1Department of Chemistry,Durham University, 2School of Medicine, Pharmacy and Health,Durham University

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In This Article

Summary Abstract Introduction Protocol Representative Results Discussion Disclosures Acknowledgements Materials References Reprints and Permissions

Erratum Notice

Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice

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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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

Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

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.

Protocol

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

  1. Sintesi di un peptoid lineari
    Attenzione: effettuare valutazioni di sicurezza prima di iniziare la sintesi. Effettuare tutte le reazioni di una cappa aspirante e indossare adeguati dispositivi di protezione individuale adeguati (ad esempio, guanti di nitrile monouso, occhiali di sicurezza e un camice da laboratorio). Prestare particolare attenzione quando si utilizzano i seguenti reagenti e solventi. Dimetilformammide (DMF) è un teratogeno sospetto e Dichloromethane (DCM) è un agente cancerogeno. N, -diisopropylcarbodiimide N '(DIC) e piperidina sono pericolosi per gli occhi, la pelle, per inalazione respiratorio e possono causare sensibilizzazione cutanea. L'idrazina è un sospetto cancerogeno, letale se inalato e provoca gravi ustioni alla pelle o degli occhi. L'acido bromoacetico è anche pericoloso per la pelle, gli occhi e il tratto respiratorio e può causare ustioni al contatto. acido trifluoroacetico (TFA) è un liquido volatile e può causare gravi ustioni in modo da maneggiare con cura. Si consigliano guanti pesanti.
    1. Aggiungere 0,12 g Fmoc-resina protetto Rink Amide (0,1 mmol, tipica loading 0,7 mmol / g) per un recipiente di reazione 20 ml polipropilene ricoperto con due fritte. Aggiungere 5 ml di dimetilformammide (DMF) per gonfiare la resina e lasciare la nave riposare per almeno 60 minuti a temperatura ambiente. Scolate la DMF utilizzando una piattaforma a vuoto di estrazione in fase solida.
    2. Per deproteggere il gruppo Fmoc sulla resina gonfio, aggiungere 2 ml di soluzione piperidina (20% in DMF v / v). Mettere il recipiente suuna piattaforma agitatore a temperatura ambiente (450 rpm) e agitare per 5 min. Rimuovere la soluzione tramite la stazione di vuoto.
      1. Ripetere Fmoc deprotezione con 2 ml di soluzione di piperidina e agitare per 15 minuti a temperatura ambiente. Scolare la soluzione come prima.
    3. Lavare la resina con l'aggiunta di 2 ml di DMF e mescolando la resina per 30 sec. Scolare la DMF e ripetere altre tre volte.
    4. Per l'acetilazione, aggiungere 1 ml di soluzione di acido bromoacetico (0,6 M in DMF) e 0,2 ml di N, soluzione -diisopropylcarbodiimide N '(DIC, 50% in DMF v / v). Lasciare recipiente di reazione ad agitare per 20 minuti a temperatura ambiente. Scolare la soluzione e lavare la resina con 2 ml di DMF tre volte.
    5. Per lo spostamento, aggiungere 1 ml di soluzione di ammina (1,5 M in DMF). Agitare la resina per 60 min a temperatura ambiente. Scolare la soluzione e lavare la resina con 2 ml di DMF tre volte.
      1. Per aggiungere un arginina-tipo monomero, seguire passo 1.7. A seconda della sequenza peptoid desiderata, ammine diversisarà aggiunto.
    6. Ripetere i punti 1.1.4 e 1.1.5.
    7. Per includere un guanidina funzionalizzato monomero (cioè, N Arg), aggiungere 1 ml di soluzione di diammina non protetto (1,5 M in DMF) alla resina e agitare per 60 min a temperatura ambiente.
      1. Scolare la soluzione e lavare la resina con 2 ml di DMF tre volte.
      2. Aggiungere 2-acetyldimedone (0,2 g, 1 mmol in 0,5 ml di DMF, 10 equivalenti) per aggiungere il gruppo Dde per l'ammina primaria gratuita e agitare per 60 min a temperatura ambiente. Scolare la soluzione e lavare la resina con 2 ml di DMF tre volte.
    8. Continuare sintesi submonomer come in 1.1.4 a 1.1.7 fino a quando viene effettuata la sequenza desiderata. Aggiungere 2 ml di DMF per lavare la resina e ripetere tre volte.
    9. Per deproteggere il gruppo Dde resina, aggiungere la soluzione di idrazina 4 ml 2% (in DMF v / v) e agitare per 3 minuti a temperatura ambiente. Scolare la soluzione e ripetere tre volte.
    10. Scolare la soluzione e lavare la resina con 2 ml di DMF tre tIME.
    11. Aggiungere pirazolo-1-carboxamidine (6 equivalenti per ammina libera, cioè, per monomeri N Arg, nel volume minimo di DMF) e N, N -diisopropylethylamine o DIPEA (6 equivalenti per ammina libera) ed agitare a temperatura ambiente per 60 min .
    12. Scolare la soluzione e lavare la resina con 2 ml di diclorometano tre volte. Lasciare la resina asciugare all'aria per 10 minuti quindi la resina può essere conservato fino fenditura (sezione 2).
    13. Per mettere in pausa la sintesi, lavare la resina con 2 ml di DMF tre volte. Aggiungere 2 ml di DMF, tappare il recipiente sintesi e lasciare a temperatura ambiente in una cappa aspirante.
      NOTA: La sintesi può essere messo in pausa dopo (può essere formata tranne il secondo passo di spostamento come diketopiperazines) ogni passo di spostamento.
  2. Side-chain deprotezione e scissione in resina
    1. Intraprendere una Cleave test per verificare lo stato di avanzamento della sintesi (purezza e di massa) in qualsiasi momento durante la sintesi dopo il displasono stati fatti passi in cemento, aggiunta o la rimozione del gruppo Dde-proteggere o dopo la sequenza finale.
      1. Trasferire circa 10 perle di resina dal recipiente di reazione in una nuova cartuccia sinterizzato 8 ml polipropilene.
      2. Aggiungere 1 ml di cocktail trifluoroacetico scissione con acido (contenente 95% TFA 2,5% H 2 O, 2,5% triisopropylsilane) e agitare per 90 minuti a temperatura ambiente.
      3. Filtrare la scissione cocktail TFA dalla resina utilizzando il recipiente di reazione sinterizzato in un 10 ml pallone a fondo arrotondato.
      4. Evaporare il cocktail scissione usando un evaporatore rotante e ridisciogliere l'olio risultante in 1 ml di acetonitrile / acqua da sottoporre LC-MS o HPLC analitica.
    2. Per la scissione finale: nella stessa cartuccia reazione polipropilene poroso utilizzato per la sintesi, aggiungere 4 ml di scissione cocktail TFA (95% TFA 2,5% H 2 O, 2,5% triisopropylsilane) e coprire il vaso. Agitare per 90 minuti a temperatura ambiente.
    3. Filtro °e TFA scissione cocktail dalla resina utilizzando il recipiente di reazione sinterizzato in un 50 ml pallone a fondo arrotondato.
    4. Evaporare il cocktail scissione usando un evaporatore rotante. Dopo il TFA è stato rimosso, il prodotto deve essere ottenuto come un olio. Per facilitare la rimozione TFA da questo petrolio greggio, aggiungere 2 ml di etere etilico anidro e il peptoid dovrebbe precipitare.
      1. O eliminare l'etere etilico tramite pipetta e scartare o evaporare con un evaporatore rotante. Ripetere dietiletere precipitazione tre volte.
    5. Sciogliere il peptoid grezzo in 10 ml di soluzione di acetonitrile / acqua acidificata (50% acetonitrile, 0,1% TFA in acqua v / v). Trasferire in un contenitore pre-pesato, congelare a 20 ° C e liofilizzato in polvere secca.

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.

  1. HPLC analitica
    1. Pesare 1 mg di peptoid in una piccola fiala di vetro. Aggiungere il volume minimo di acetonitrile per sciogliere e diluire a 1 ml con acqua. Assicurarsi che il peptoid ha completamente dissolto.
    2. Iniettare 10 pl per HPLC analitica (gradiente suggerito 0 - 100% di solvente B oltre 30 min, in cui il solvente A = 95% di acqua, 5% acetonitrile, 0,05% TFA e solvente B = 95% acetonitrile, acqua 5%, 0,03% TFA) , secondo le istruzioni del produttore.
    3. Visualizzare spettro UV a 220 nm.
  2. ESI LC-MS
    1. Fare 1 mg / ml soluzione peptoid come al punto 2.1.1.
    2. Iniettare 1 ml di electrospray LC-MS per determinare se è presente il peso molecolare del peptoid bersaglio, utilizzando le istruzioni del produttore.
    3. Controllare la massa di riferimento della sequenza peptoid utilizzando un PEPTcalcolatrice OID, come da istruzioni sulla calcolatrice. 26 Questa utility web permette anche l'assegnazione di eventuali cancellazione / prodotti di addizione visti nello spettro di massa. 26
  3. Preparativa HPLC in fase inversa
    1. Sciogliere peptoids greggio in 2 ml di acqua acidificato / acetonitrile (95% di acqua, 5% MECN, 0,1% TFA) e purificare da preparativo RP-HPLC usando il protocollo del produttore. Determinare il gradiente dal tempo di eluizione ottenuto da HPLC analitica e la quantità iniettata dipenderà dalle dimensioni della colonna.
    2. Visualizzare utilizzando un rivelatore fissato a 220 nm.
    3. Raccogliere frazioni in 15 ml provette da centrifuga, congelare a 20 ° C e liofilizzato.
    4. Rianalizzare frazioni utilizzando LC-MS e HPLC analitica secondo il protocollo del produttore. Ricombinare frazioni purificate.

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).

  1. Subculture di parassiti
    1. Scongelare 1 ml -150 ° C Stock Frozen Leishmania mexicana M379 mettendo flacone in un bagno d'acqua a 37 ° C per 30 sec.
    2. Trasferire la soluzione di riserva di 10 ml di mezzo insetti di Schneider (a pH 7,0 integrato con il 15% di siero fetale bovino inattivato al calore e l'1% di penicillina / streptomicina) in un 25 centimetri pallone di coltura 3 celle con un tappo non ventilato.
    3. Incubare a 26 ° C per 72 ore.
    4. Esaminare i parassiti al microscopio (400x) per verificare le condizioni. they dovrebbe essere promastigoti fase di insetti, forme prociclico in fase di log con molte cellule in divisione.
    5. Mantenere promastigoti prociclico di parassiti sub-coltura ad una concentrazione di 5 x 10 5 parassiti / ml ogni tre giorni. Contare le cellule utilizzando un emocitometro Neubauer migliorata.
  2. Trasformazione di L. mexicana fase insetto in mammiferi fase axeniche forma amastigote 27
    1. Giorno 0: Preparare 10 ml cultura di parassiti stadio di registro a 5 x 10 5 parassiti / ml in mezzo di insetti di Schneider (a pH 7,0 integrato con il 15% di calore-inattivato siero fetale bovino e 1% di penicillina / streptomicina) in 25 cm 3 celle pallone di coltura con un tappo non ventilato.
    2. Incubare a 26 ° C per 48 ore.
    3. 3 ° giorno: Trasferimento 10 ml cultura ad un 50 ml provetta da centrifuga e centrifugare a 447 xg per 5 min.
    4. Eliminare vecchi media e aggiungere 10 ml di mezzo insetti di Schneider (a pH 5,5 integrato con il 20% hmangiare-inattivato siero fetale bovino e 1% di penicillina / streptomicina). Risospendere delicatamente il pellet di parassiti nel nuovo mezzo con una pipetta.
    5. Contare il numero di parassiti che utilizzano un miglioramento emocitometro Neubauer. Diluire a una concentrazione di 5 x 10 5 parassiti / ml a pH 5,5 medio e trasferimento cm 25 pallone di coltura 3 celle.
    6. Incubare a 26 ° C per circa 6 giorni.
    7. Giorno 9: esaminare i parassiti al microscopio (400X). Essi dovrebbero essere nel non-replicante, infettiva fase promastigote metacyclic.
    8. Contare il numero di parassiti che utilizzano un miglioramento emocitometro Neubauer. Diluire a una concentrazione di 5 x 10 5 parassiti / ml con pH 5,5 medio.
    9. Rimuovere 10 ml di coltura cellulare e trasferire al pallone di coltura cellulare. Incubare a 32 ° C per 5 giorni.
    10. Giorno 14: Controllare comparsa di parassiti al microscopio (400X). Essi dovrebbero essere in fase amastigote patogeno, manca il carattere flagellumstico di promastigoti, e pronto per il dosaggio.
  3. Test di citotossicità su L. Mexicana amastigoti axeniche.
    NOTA: Il test biologici di peptoids utilizza saggi high-throughput effettuate in piastre da 96 pozzetti. Questo protocollo descrive la sperimentazione di L. Mexicana amastigoti axeniche, ma dosaggi identici possono essere effettuate anche sui parassiti palco promastigote nelle matrici appropriate. I composti vengono incubate con parassiti a concentrazioni da 3 - 100 mM per 60 min e poi incubate per 24 ore dopo una diluizione di 10 volte. I risultati si ottengono misurando la fluorescenza dei pozzi dopo incubazione con la soluzione vitalità cellulare resazurina-based (ad esempio, alamarBlue).
    1. Preparare soluzioni di composti. Pesare 1 mg del prodotto peptoid purificato finale utilizzando una bilancia analitica. Aggiungere il volume appropriato di biologia molecolare grado dimetilsolfossido (DMSO) ad una concentrazione di 5 mM. Fare 6 aliquote microlitri econgelare a -20 ° C.
    2. Preparare le soluzioni composte di 96 pozzetti (un layout piatto raccomandato può essere visto nella sezione risultati, Figura 6), in triplice copia 100-3 micron. Aggiungere 2 ml di 5 mm soluzione madre di ciascun composto nella riga superiore (ad esempio, A). Aggiungere 48 microlitri fresca medie Insect Schneider (a pH 5,5 e siero fetale bovino 20% (FBS), 1% di penicillina / streptomicina (P / S)) all'inizio fila utilizzando una pipetta multicanale. Aggiungere 25 ml di media insetti di Schneider a tutte le altre righe (B - F).
      1. Effettuare una diluizione seriale pipettando 25 microlitri soluzione dalla riga superiore. Aggiungere alla riga sotto e mescolare. Effettuare diluizioni fino a quando l'ultima riga, in cui deve essere eliminata l'ultima soluzione di 25 ml.
      2. Utilizzare amfotericina B (5 mM scorte) come controllo positivo e DMSO (soluzione al 2%) come controllo negativo in triplice copia.
    3. Preparare la soluzione parassita: la cultura trasferimento in una provetta da centrifuga da 50 ml e centrifugare a447 xg per 5 min. Eliminare vecchi media e aggiungere 10 ml di mezzo di Schneider insetti (a pH 5,5 e il 20% FBS, 1% P / S).
    4. sciogliere delicatamente il pellet di parassiti nel nuovo mezzo con una pipetta e contare con un miglioramento emocitometro Neubauer. Diluire la cultura a 8 x 10 6 / ml parassiti.
    5. Aggiungere 25 ml L. cultura mexicana in ciascun pozzetto. Incubare le piastre per 60 minuti a 32 ° C.
    6. Rimuovere la piastra dall'incubatore e rimuovere la soluzione 40 ml da ogni pozzetto.
    7. Aggiungere 90 ml mezzo fresco e incubare per 24 ore a 32 ° C.
    8. Aggiungere 10 ml soluzione di vitalità cellulare resazurina-based per ogni bene. Incubare per 4 ore a 32 ° C.
    9. Misurare la fluorescenza utilizzando un lettore di piastre (λ ex = 540 nm, λ em = 600 nm), secondo le istruzioni del produttore. Analizzare i dati rimuovendo medie di fondo (da media solo pozzi) e confrontando la fluorescenza dei pozzetti dopo normalizzazione rispetto ategli DMSO controlli.

Representative Results

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
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
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
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
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
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
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
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.

Discussion

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Disclosures

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.

Acknowledgements

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.

Materials

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Cartucce di estrazione in polipropilene in fase solida con due fritteCrawford Scientific12131017 e 12131015cartucce da 20 ml e 6 ml utilizzate in questa preparazione
Acido trifluoroaceticoTokyo Chemical Industry (Europe)T0431-100g>98%; ATTENZIONE: può causare gravi ustioni e irritazione respiratoria
N,N'-diisopropilcarbodiimmideSigmaAldrich 38370-100ML98%; ATTENZIONE: pericoloso per gli occhi, la pelle e per inalazione respiratoria, può anche causare sensibilizzazione
DimetilformammideFischer Scientific10346180grado HPLC; ATTENZIONE: sospetto teratogeno
AcetonitrileFischer Scientific10407440Diclorometano di grado HPLC
Fischer Scientific1035426399,8%; ATTENZIONE: sospetto cancerogeno
Acido BromaceticoSigma Aldrich17000-100G>99%; ATTENZIONE: provoca ustioni e pericolo per la pelle, gli occhi e le vie respiratorie
(S)-(-)-alfa metilbenzilamminaSigma Aldrich115568-100G98%; 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-diaminobutanoTokyo 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-diamminoetanoTokyo Chemical Industry (Europe)A1371-25g>97%; ATTENZIONE: provoca gravi ustioni cutanee e danni agli occhi, utilizzato per sintetizzare il monomero Nae
1,2-diaminobutanoSigma AldrichD13208-100G99%; 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-diamminoetanoSigma Aldrich03550-250ML99,5%; 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 HClSigma Aldrich402516-10Gcome sale HCl; ATTENZIONE: dannoso se ingerito e può causare una reazione allergica cutanea, provoca gravi danni agli occhi
Idrazina monoidrato IdrazinaSigma Aldrich207942-5Ggrado di reagente; ATTENZIONE: sospetto cancerogeno, fatale se inalato e provoca gravi ustioni alla pelle e agli occhi
2-acetil dimedoneNovabiochem8510150005Dde-OH
Rink Amide resinaNovabiochem8551190005100-200 mesh, alto carico
PiperidinaSigma Aldrich411027-1L>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
TriisopropilsilanoSigma Aldrich233781-50G98%; ATTENZIONE: liquido e vapore infiammabili, provoca irritazione cutanea e grave irritazione oculare
alamarBlueThermoFischer DAL1025Non classificato come pericoloso
Schneider's Insect MediumSigma AldrichS9895-1LIn 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 pozzettiVWR734-1793Fondo piatto (per consentire la misurazione della fluorescenza dal basso), trattato con coltura tissutale
Serbatoi di solventeVWR613-1182Utilizzato con pipetta multicanale
Pipetta multicanaleEppendorf3122000043
Puntali per pipetteStarlab GroupS1111-3810, S1113-1810, S1111-6810Il 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 cellulariVWR734-2312
provette da centrifuga da 50 mlVWR525-0791
dimetilsolfossido (grado di biologia molecolare)Sigma AldrichD8418-50MLNon classificato come pericoloso
Siero fetale bovino inattivato dal caloreThermoFischer 10082139-100mLGibco
Penicillina/StreptomicinaThermoFischer 15140148-20mLAbbreviazione: P/S
Amfotericina BSigma Aldrich46006-100mgAmfotericina B triidrato, standard analitico VetranalTM

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