एक साधारण और सामान्य पुस्तिका peptoid संश्लेषण बुनियादी उपकरणों और व्यावसायिक रूप से उपलब्ध अभिकर्मकों शामिल विधि उल्लिखित है, सक्षम करने peptoids आसानी से ज्यादातर प्रयोगशालाओं में संश्लेषित. संश्लेषण, शुद्धि एक amphiphilic peptoid 36mer के लक्षण वर्णन वर्णित है, के रूप में अत्यधिक आदेश दिया nanosheets में अपने आत्म विधानसभा के रूप में अच्छी तरह से.
Peptoids are a novel class of biomimetic, non-natural, sequence-specific heteropolymers that resist proteolysis, exhibit potent biological activity, and fold into higher order nanostructures. Structurally similar to peptides, peptoids are poly N-substituted glycines, where the side chains are attached to the nitrogen rather than the alpha-carbon. Their ease of synthesis and structural diversity allows testing of basic design principles to drive de novo design and engineering of new biologically-active and nanostructured materials.
Here, a simple manual peptoid synthesis protocol is presented that allows the synthesis of long chain polypeptoids ( up to 50mers) in excellent yields. Only basic equipment, simple techniques (e.g. liquid transfer, filtration), and commercially available reagents are required, making peptoids an accessible addition to many researchers’ toolkits. The peptoid backbone is grown one monomer at a time via the submonomer method which consists of a two-step monomer addition cycle: acylation and displacement. First, bromoacetic acid activated in situ with N,N’-diisopropylcarbodiimide acylates a resin-bound secondary amine. Second, nucleophilic displacement of the bromide by a primary amine follows to introduce the side chain. The two-step cycle is iterated until the desired chain length is reached. The coupling efficiency of this two-step cycle routinely exceeds 98% and enables the synthesis of peptoids as long as 50 residues. Highly tunable, precise and chemically diverse sequences are achievable with the submonomer method as hundreds of readily available primary amines can be directly incorporated.
Peptoids are emerging as a versatile biomimetic material for nanobioscience research because of their synthetic flexibility, robustness, and ordering at the atomic level. The folding of a single-chain, amphiphilic, information-rich polypeptoid into a highly-ordered nanosheet was recently demonstrated. This peptoid is a 36-mer that consists of only three different commercially available monomers: hydrophobic, cationic and anionic. The hydrophobic phenylethyl side chains are buried in the nanosheet core whereas the ionic amine and carboxyl side chains align on the hydrophilic faces. The peptoid nanosheets serve as a potential platform for membrane mimetics, protein mimetics, device fabrication, and sensors. Methods for peptoid synthesis, sheet formation, and microscopy imaging are described and provide a simple method to enable future peptoid nanosheet designs.
अनुप्रयोगों और महत्व
इस प्रोटोकॉल peptoid संश्लेषण और peptoids की आत्म विधानसभा nanosheets में जलीय का एक सरल और कारगर तरीका वर्णन करता है. अधिकांश प्रयोगशालाओं को आसानी से peptoids synthesizing क्योंकि सस्ती सामग्री, बुनियादी विशेषज्ञता और सीधा तकनीक 4 का उपयोग कर रहे हैं करने में सक्षम हैं. इसी तरह, अति पतली, अत्यधिक आदेश दिया nanosheets की आत्म विधानसभा केवल दोहराया एक पतला जलीय peptoid 2 समाधान के झुकाव एक शीशी की आवश्यकता है. Peptoids जैव चिकित्सा और nanoscience अनुसंधान के लिए सामग्री का वादा कर रहे हैं क्योंकि कि वे मजबूत और synthetically का लचीला अभी तक अनुक्रम विशिष्ट और उच्च tunable 5 हैं. Peptoids पदानुक्रमित nanostructures के 3, 11-14 में जैविक (6,7 चिकित्सा विज्ञान, 8 निदान, intracellular प्रसव 90-10) गतिविधि और तह का प्रदर्शन किया है. क्योंकि उनके मॉड्यूलर संश्लेषण, मिश्रित peptoid libr15-19 मेष आसानी से हो सकता है और संश्लेषित कर सकते हैं गतिविधियों या गुणों की एक व्यापक श्रृंखला के लिए जांच की . विशेष रूप से, nanosheets दो आयामी प्रदर्शन scaffolds, झिल्ली mimetics, जैविक सेंसर, प्रोटीन mimetics और उपकरण निर्माण के लिए एक संभावित मंच के रूप में सेवा करते हैं. व्यावहारिक अटूट अलग संभव दृश्यों के साथ, peptoid अनुसंधान के दायरे में तेजी से विस्तार हो रहा है.
ठोस चरण polypeptoids के submonomer संश्लेषण में चर
20 monomers के एक अविश्वसनीय रूप से बड़े और विविध वर्णमाला से चयन करने की क्षमता के कारण, submonomer विधि ऐसे मामलों में जहां हर कदम के युग्मन कार्यकुशलता बढ़ाने के समग्र उत्पाद उपज में सुधार होगा के लिए सामयिक संशोधन की जरूरत है. असुरक्षित heterocyclic पक्ष श्रृंखला के निगमन chloroacetic के बजाय bromoacetic 21 एसिड एसिड के उपयोग की आवश्यकता है. विस्तारित विस्थापन बार और उच्चamine सांद्रता आमतौर पर के बारे में 20 लंबे peptoid दृश्यों या कम nucleophilic amines के लिए couplings के बाद कार्यरत हैं. 35 से प्रतिक्रिया पोत ताप डिग्री सेल्सियस, एक प्रतिक्रिया पानी तख्ताबंदीवाला पोत का उपयोग करके की प्रतिक्रिया ड्राइव करने में मदद करता है. Isopropylamine जैसे अत्यधिक अस्थिर amines के लिए, देखभाल करने के लिए वाष्पीकरण से बचने लिया जाना चाहिए.
टी butyl बीटा alanine एचसीएल के रूप में एक एचसीएल नमक के रूप में, एमाइंस, विस्थापन प्रतिक्रिया में पेश किया जा रहा से पहले मुक्त आधारित की जरूरत है. यह भंग या डीसीएम (~ 5g amine/25 एमएल डीसीएम) में निलंबित amine, और एक जुदा कीप में एक जलीय सोडियम हीड्राकसीड के equimolar समाधान के साथ निष्क्रिय द्वारा प्राप्त किया जा सकता है. डीसीएम परत एकत्र की है और जलीय परत अतिरिक्त डीसीएम से धोया जाता है. संयुक्त डीसीएम परतों सोडियम सल्फेट पर सूख रहे हैं और एक पूर्व तौला दौर नीचे फ्लास्क में फ़िल्टर्ड. रोटरी वाष्पीकरण द्वारा विलायक निकालें एक तेल की उपज और उत्पाद वजन रिकॉर्ड.
ड्यूरिनछ दरार कदम, TFA दरार कॉकटेल और दरार के समय इस्तेमाल किया समूहों की रक्षा की संख्या और विविधता पर निर्भर है. दरार कॉकटेल के लिए दिशा – निर्देश पारंपरिक पेप्टाइड deprotection 1 चोली के लिए इसी तरह की हैं. आम तौर पर, 10 मिनट incubations दृश्यों के लिए कुछ अत्यधिक एसिड अस्थिर रक्षा समूहों (जैसे बीओसी, trityl) के साथ समूहों या दृश्यों की रक्षा के बिना आवश्यक हैं. प्रत्येक श्रृंखला का पूरा deprotection सुनिश्चित करने के दो घंटे incubations अधिक मुश्किल रक्षा (जैसे टी butyl एस्टर, मीटर, PBF) समूह या कई रक्षा समूहों के साथ दृश्यों के साथ दृश्यों के लिए सिफारिश कर रहे हैं. क्रूड peptoid उत्पादों को आम तौर पर acetonitrile में भंग होगा: पानी (v / v) 01:01, लेकिन उच्च acetonitrile अनुपात एक उच्च समग्र hydrophobicity के साथ पक्ष श्रृंखला के साथ आम हैं.
The authors have nothing to disclose.
लेखकों के लिए बहुमूल्य सहायता के लिए Byoung – चुल ली, फिलिप चोई और शमूएल हो धन्यवाद देना चाहूंगा. आण्विक फाउंड्री में इस काम से बाहर किया गया था लॉरेंस बर्कले राष्ट्रीय प्रयोगशाला, जो मूल ऊर्जा विज्ञान के विज्ञान कार्यालय, के कार्यालय द्वारा समर्थित है, अमेरिकी ऊर्जा विभाग के अनुबंध के तहत नहीं डे-AC02 – 05CH11231 और सुरक्षा खतरा कटौती अनुबंध नहीं के तहत एजेंसी: IACRO B0845281.
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
Dimethylformamide | EMD | EM-DX1726P-1 | 99+% |
N-methylpyrrolidinone | BDH | BDH1141-4LP | 99% |
Bromoacetic Acid | Acros Organics | 200000-106 | 99% |
4-Methylpiperidine | Sigma Aldrich | M73206 | 96% |
N,N’-diisopropylcarbodiimide | Chem-Impex | 001100 | 99.5% |
Dichloromethane | EMD | EMD-DX0835 | ACS grade |
Acetonitrile | EMD | EM-AX0145P-1 | 99.8% |
Trifluoroacetic acid | Sigma Aldrich | T6508 | 99% |
Triisopropylsilane | Sigma Aldrich | 233781-10G | For TFA cleavage |
1,2-Dichloroethane | JT Baker | JTH076-33 | For siliconization of glass reaction vessels |
Phenethylamine | Sigma Aldrich | 407267-100ML | >99.5% Hydrophobic side-chain amine |
Boc-ethylenediamine | CNH Technologies | C-1112 | Cationic side-chain amine |
t-Butyl beta-alanine HCl | Chem-Impex International | 04407 | Anionic side-chain amine |
α-Cyano-4-hydroxycinnamic acid | Sigma Aldrich | C8982-10X10MG | For MALDI matrix |
Nile Red | Sigma Aldrich | 19123-10MG | For fluorescence Imaging |
Dichlorodimethylsilane | Sigma Aldrich | 80430-500G-F | For siliconization of glass reaction vessels |
Disposable PP fritted cartridge | Applied Separations | 2416 | 6 mL polypropylene cartridge with 20 mm PE frit |
Disposable 3 way luer adapter | Cole Parmer | 31200-80 | Stopcock for disposable manual synthesis reaction vessel |
Luer Lock ring | Cole Parmer | 45503-19 | ¼” fitting for disposable manual synthesis reaction vessel |
Fittings Luer | Cole Parmer | 45500-20 | ¼” fitting for disposable manual synthesis reaction vessel |
Disposable PP pipets | VWR | 16001-194 | For TFA transfers |
Luer lock plastic syringe | National Scientific | S7515-5 | 6 mL syringes |
1 dram glass vial | VWR | 66011-041 | With phenolic molded screw cap with polyvinyl-faced pulp liner |
20 mL scintillation vial | VWR | 66022-060 | With attached PP cap and pulp foil liner |
Secure-Seal adhesive spacer | Invitrogen | S-24736 | For fluorescence imaging |
Glass slides | Electron Microscopy Sciences | 63411 | For fluorescence imaging |
Cover slip | VWR | 48366-067 | For fluorescence imaging |
4” Silicon wafer | Ted Pella | 16007 | Pre-dice in 5×7 mm chips |
0.45 filter | VWR, Acrodisc | 28143-924 | For HPLC. PTFE membrane |
Agarose | BD | 212272 | For fluorescence imaging |
SPE Vacuum Manifold | Sigma Aldrich | 57044 | Example of SPE vacuum manifold |
Fritted glass vessel | Ace glass | 6402-12 | Porosity C frit |
Plasma Cleaner/Sterilizer | Harrick Plasma | PDC-32G | Example of plasma cleaner to prepare silicon chips for SEM |