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自己組織化ペプチドのポリアミンによる両親媒性物質 (Ppa の) と関連生体材料の合成のための安易なプロトコル

DOI:

10.3791/57908

⸱

June 25th, 2018

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1Department of Pharmaceutical Sciences, University of Nebraska Medical Center

In This Article

Summary

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両親媒性ペプチドのポリアミン ベース (Ppa の) の合成は、これらの事後対応型の機能をマスクするグループを保護するための賢明な使用を必要とする複数のアミン窒素の存在のために重要な課題です。本稿では自己組織化分子のこれらの新しいクラスの準備のための安易な方法をについて説明します。

Abstract

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ポリアミンによるペプチド両親媒性 (Ppa の) は、自己組織化両親媒性ペプチド両親媒性物質 (PAs) に生体材料関連の新しいクラスです。伝統的な PAs では、荷電アミノ酸 (リジン、アルギニン)、脂質セグメントに直接接続されている、または中性のアミノ酸のリンカー領域を含めることができますグループを可として所有しています。PAs のペプチッド シーケンスのチューニングは多様な形態をもたらすことができます。同様に、Ppa は疎水性セグメントと中性アミノ酸を有するがまた水 (親水性) グループを可としてポリアミンの分子が含まれています。PAs の場合と同様に、Ppa を小さな棒、ツイスト ナノリボンと融合ナノ-シート、水に溶けるなどを含む、多様な形態に自己組み立てるもできます。ただし、単一のポリアミンの分子にプライマリとセカンダリの両方のアミンの存在は、Ppa を合成する場合、重要な課題を生じます。本稿では Ppa の固相ペプチド合成 (SPP) を使用しての簡易合成を達成するために、文献の判例に基づく単純なプロトコルを紹介します。このプロトコルは、PAs と他の類似システムの合成を拡張できます。また樹脂や同定、精製から胸の谷間に必要な手順を示します。

Introduction

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自己組織化ペプチド両親媒性物質 (PAs) は、通常次のセグメントから成る生体材料のクラス: (a) 親水性頭部、(b) リンカーの地域、および (c) 疎水性尾。文献で説明されているほとんどの PAs では、あるいは極性アミノ酸残基1,2,3,4から成る親水性頭部を所有しています。PAs は、ドラッグデリバリー、病気診断、再生医療など5など生物医学アプリケーションの広い範囲を発見しました。そのアミノ酸配列に基づく、PAs は、ナノ球状ミセル ナノ フィラメントなどのさまざまなを形成できます。我々 は最近のハイブリッド ポリアミンによるペプチド媒、Ppa の6と呼ばれるクラスを報告しています。その混ぜ合わせたヘッド グループに関連する形態、自己組織化の動力学、これら生体の代謝の分解が見つかりました。また、PPA ナノ構造はテストされた濃度で哺乳類細胞 (MiaPaCa2、HeLa 細胞線) に向けて毒性を示さなかった。PPA ベース ナノキャリアは、魅力的なドラッグデリバリー車: (1) ポリアミン吸収及び代謝は癌細胞で増加する示されている、(2) カチオン性ナノ構....

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Protocol

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1 Ppa の合成一般的なプロトコル

  1. 合成 (通常モル) のスケールを計算します。このスケールは、ターゲットの PPA 量の質量に基づいています。SPP の反応効率はアミノ酸の増加とともに徐々 に減少するに留意してください。したがって、正確な反応効率は計算することは困難です。
  2. 樹脂の荷重によると使用される樹脂の重量を計算します。ロードはコンテナーまたは樹脂の分析のプロトコルとモル/g で表されます。樹脂の重量を計算する次の数式を使用できます。
  3. 2 chlorotrityl 塩化樹脂を慎重に比較検討 (我々 の場合、読み込みは ~0.85 モル)
  4. 以下の仕様のガラスフリット合成容器に樹脂を配置: 容量: 50 mL、フリット ディスク-25 mm、気孔率-媒体。
  5. 樹脂にジクロロ メタン (DCM) の 15 ミリリットルを追加します。
  6. 可変的な速度の機械的シェーカー (フラスコ シェーカー/攪拌機) に合成容器を貼るし、撹拌を最大化する (または水平方向に) 45 ° の角度に船を回します。
  7. うねりを樹脂ビーズを許可する 15 分の腫れを高める反応収量分子拡散とアクティブなサイトへのアクセスを容易にするため結合効率の向上します。
  8. 樹脂 (スペルミン、スペルミジン、Diethyelenetriamine、1, 3-ジアミノ プロパン、等) の目的のポリアミンの....

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Results

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合成・精製と物理化学的または生物学的評価の前は、Ppa の大衆は純度確認分析 HPLC を用いて、再チェックをお勧めします。材料解析または生物学的評価、Ppa の必要がありますの純度 > 95%。図 2は、HPLC トレース (上) と MALDI スペクトル (下) 製品の存在を確認することを示します。高速液体クロマトグラフィー分析システム (AUC) 曲線の下の領域を統合して AUC > 95% が製品純度に関連することができます。UV ベースの HPLC システムに単一、鋭いピークを見ることを期待します。MALDI スペクトルは (MALDI 解析のモード) によって Da ± 1 以内 PPA の計算分子量のそれに対応する必要があります。

Ppa の自己視覚化することができ、透過電子顕微鏡 (TEM) (図 3 a.......

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Discussion

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ここで説明されているプロトコルは、Ppa の PAs として井戸と関連ペプチドを用いた分子 (ハイブリッド PA ペプチド) などを合成する使用ことができます。によるペプチドの合成では、簡単な手順ですが、生体ホーミングの分子を含むペプチドの合成が特に困難になることができます。スペルミン、スペルミジン、diethyelenetriamine等のようなポリアミンは、対象化、がん細胞13ホーミングの分子として機能できます。Ppa は、多様な形態6ナノ構造に自己組み立てることができます。その正電荷は (エンドソーム脱出) のための長い循環時間と異なる代謝プロファイル (伝統的な PA と比較して) 場合も支援できます。しかし、Ppa およびその類縁体の合成、第一次および二次アミンの存在のため特定の挑戦をすることができます。提示の合成戦略は、直交保護グループの使用の合理化によってこの課題を克服します。Dde 分子選択的にアミン11でのみ反応を経る。Boc は、その一方で、プライマリとセカ.......

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Disclosures

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著者は宣言する利害の衝突があります。

Acknowledgements

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このプロジェクト資金が供給されたネブラスカ大学医療センター (スタートアップ資金、MC S);5P20GM103480、NIH COBRE (T. Bronich) とアメリカの化学社会、PRF # 57434-DNI7(MC-S)。

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
2-クロロトリチル塩化物樹脂 AappTecRTZ001
SynthwareTM 合成容器 AldrichSYNP120050M
ジクロロメタンAcrosAC406920250Fisher Sci. カタログ #
Wrist ShakerBoekel Scientific401000-2
カイザーテストキットSigma-Aldrich60017
2-[(4,4-ジメチル-2,6-ジオキソシクロヘックス-1-イリデン)エチル-アミノ]-エタノールSigma-AldrichCDS004772
無水メタノールAcrosAC610981000Fisher Sci. カタログ #
Chloranil test kitTCITCC1771-KITVWR カタログ #
Di-tert butyl di-carbonate AcrosAC194670250Fisher Sci. カタログ #
ジメチルホルムアミドFisher ScientificBP1160-4
ヒドラジンAcrosAC296815000FIsher Sci. カタログ #
(2-(1H-ベンゾトリアゾール-1-イル)-1,1,3,3-テトラメチルウロニウム ヘキサフルオロリン酸)p3biosystems31001
4-メチルピペリジン AcrosAC127515000FIsher Sci. カタログ #
Trifluoroacetic AcidAappTecCXZ035
Triisopropyl SilaneSigma-Aldrich233781
EtherFisher ScientificE138-1
α-Cyano-4-hydroxycinamic acidSigma-AldrichC8982
9-AminoacridineSigma-Aldrich92817
フィッシャーブランド シリンジフィルター:PTFEメンブレンフィッシャーサイエンティフィック09-730-21

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Cui, H., Pashuck, E. T., Velichko, Y. S., Weigand, S. J., Cheetham, A. G., Newcomb, C. J., Stupp, S. I. Spontaneous and x-ray-triggered crystallization at long range in self-assembling filament networks. Science. 327, 555-559 (2010).
  2. Pashuck, E. T., Cui, H., Stupp, S. I.

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