Summary
여기서, 우리는 효율적인 가수 분해 및 니켈 쉬프 염기 착체로부터 분리 아미노산 후속 FMOC 보호를 제시한다. 산해리 측쇄 보호기의 유지가 요구되는 경우 여기 제시된 가수 분해 조건을 사용하기에 적합하다. 이 기술은 천연 아미노산의 다양한 기판에 적용 할 수있다.
Abstract
비 천연 아미노산은 일반적으로 자연에서 보지 측쇄 작용기를 함유하는 아미노산 점점 합성 펩티드 서열에서 발견된다. 몇몇 비 천연 아미노산의 합성은 종종 니켈 양이온에 의해 안정화 쉬프 염기로 이루어지는 전구체의 사용을 포함한다. 비정상적인 측쇄이 쉬프 염기 착체에서 발견되는 아미노산 골격 상에 설치 될 수있다. 생성 된 비 천연 아미노산은 전형적 강산성 용액으로 환류를 이용하여, 쉬프 염기의 복잡한 분리하여 가수 분해 될 수있다. 비 천연 아미노산은 마이크로파를 이용한 고상 펩티드 합성에 사용되는 이러한 강산성 조건 산해리 필요한 측쇄 보호기를 제거 할 수있다. 본 연구에서, 우리는 효율적인 가수 분해 및 니켈 쉬프 염기 착체로부터 분리 아미노산 후속 FMOC 보호를 제시한다. 본 연구에 제시된 가수 분해 조건은 산해리의 유지에 적합IDE 쇄 보호기 및 비 천연 아미노산의 다양한 기판에 적용 할 수있다.
Introduction
자연에서 발견 스물 개 자연적으로 발생하는 아미노산과 다를 자연스러운 아미노산 (UAA의) 베어링 측쇄 응용 프로그램의 넓은 범위에서 유틸리티를 발견했다. 이러한 UAA 년대의 합성 단, 측쇄의 구조 및 아미노산 주쇄의 입체 화학에 따라 어려울 수있다. 니켈 쉬프 염기 착체의 맥락에서 글리신의 크 본드 활성은 α, β 디아 미노 산 1, 2 또는 헤테로 측쇄 플루오르 UAA의 베어링을 포함한 아미노산 유도체의 다양성을 생성하기 위해 사용되었다. 삼
비 천연 측쇄를 첨가 한 후, UAA의 전형적 염산 (4)에 환류하여 쉬프 염기 착체로부터 제거하고,이어서 이온 교환 크로마토 그래피를 사용하여 분리되어 기능화. 일반적으로 효율적이지만,이 프로토콜은 발생고상 펩티드 합성 (SPPS)에서 사용되기에 부적합 할 수있다 미노 산. SPPS의 자연 그대로 이들 보호기의 UAA와의 분리를 방지 산해리 측쇄 보호기의 존재 및 일반적인 니켈 쉬프 염기 분해 조건 강산성 성질을 필요로한다. 우리의 지식으로, 단 하나의 대체 분해 방법이보고되어있다 : 에틸렌 디아민 테트라 아세트산 (EDTA) 및 하이드라진을 사용 승온에서, 그 자체가 몇몇 측쇄는 프탈이 미드로서 보호기에 적합하지 않을 수 5 조건있다.
도 1 : 니켈 2+, PBP, 글리신 (의 Gly)에서 니켈의 Gly-PBP의 합성. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
여기서 우리는, 니켈의 Gly-PBP (도 1) 니켈 쉬프 염기 착체의 가수 분해하는 방법을보고한다. 니켈 2+, 글리신, 및 피리딘 -2- 카르 복실 산 (2- 벤조일 페닐) - 아마이드 (PBP), 6 유래의이 복합체는 UAA의 다양한 합성에 유용한 플랫폼 증명 용이하다되었습니다 액세스 두 단계의 합성 경로를 사용. 이러한 착체의 합성 문헌 (7) - 이미 기재 고 수율이다. 우리의 결과는 6 이하의 UAA 베어링 산해리 측쇄가 보호기와 사용에 적합한 중성 pH 조건 약산성에서 EDTA를 이용하여 가수 분해 조건의 적용을 보여준다. 가수 분해 후, 생성 된 수성 용액을 분리 할 수 있고 FMOC 보호 된 아미노산을 수득 표준 FMOC 보호 상태 (도 2)에 즉시 실시.
그림 2 : 가수 분해 및 Ni-PBP-의 Gly에서 고립 된 아미노산의 FMOC 보호. 반응 조건 : 전. EDTA (12 당량), 4.5의 pH; II. pH 7로 세척하고 아세트산 에틸 조정; III. FMOC - 오스 (1 당량)의 NaHCO3 (2 당량). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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Protocol
니켈 쉬프-자료 단지 1. 가수 분해
- 실온에서 250 mL의 둥근 바닥 플라스크를 교반하면서 N, N- 디메틸 포름 아미드 (DMF) 40 mL를 상기의 Ni-PBP - 쉬프 염기 착체 1 밀리몰 녹인다.
- 수성 0.2 M EDTA 용액의 pH 4.5의 60 mL를 넣고.
- 자기 교반 막대를 이용하여 플레이트를 교반 밤새 합성 용액을 교반한다. 쉬프 염기 복합 가수 분해로, 색상은 흰색에 깊은 적색에서 이동합니다.
- 모든 적색 착색의 부재에 의해 나타낸 바와 같이, 반응 종결 후, 250 mL의 분액 깔때기에 반응 옮긴다.
- 50 mL의 디클로로 메탄을 추가 분액 깔때기 캡 섞는다. 폐기물 비이커에 유기 세정 배수. PBP 및 잔여 니켈 PBP-쉬프 염기 단지를 제거하려면이 과정을 세 번 반복합니다. 250 mL의 둥근 바닥 플라스크에 남아있는 수성 층을 수집.
가수 분해 아미노산의 2 FMOC 보호
- 용액에 168 mg의 탄산 수소 나트륨 (2.00 밀리몰, 2 당량)을 첨가하고 자기 교반 막대를 이용하여 교반하고 플레이트를 교반한다.
- 10 ML 비얼에서 디 옥산 최소량 (약 4-5 ㎖)에 337 mg의 N의 FMOC -hydroxysuccinimide 에스터 (1.00 밀리몰, 1 당량)을 녹인다. 수용액이 용액을 전송하고, 밤새 교반 하였다.
- 반응물을 밤새 교반시킨 후, 1 M 염산으로 pH 2로 생성 된 용액을 산성화. pH가 정기적으로 산도 테스트 스트립을 사용하여 확인합니다.
- 250 ㎖의 분액 깔때기에 옮기고, 반응을 50 ㎖의 에틸 아세테이트를 추가한다. 상기 분별 깔때기 캡 잘 혼합하고, 250 mL의 삼각 플라스크에 유기층을 수집한다. 유기 추출물을 결합,이 과정을 두 번 더 추가를 반복합니다. 마그네슘 sulfat 대략 3g 합한 유기 추출물을 건조이자형.
- 조 FMOC 보호 된 아미노산을 수득하는 회전 증발기를 사용하여 합한 유기 추출물을 농축시킨다.
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Representative Results
우리는 가혹한 pH 조건 없이도 쉬프 염기의 수성 가수 분해 효율을 허용 할 수있는 니켈의 Gly-PBP 복합체에서의 Ni 2+의 제거를 가정. EDTA가 저렴하고 잘 연구 킬레이트 제이기 때문에, 10 우리는 니켈 PBP-의 Gly의 용액에 EDTA를 첨가함으로써 복합체의 분해를 촉진 니켈 2+ 이온의 킬레이트 화를 촉진한다고 가정 하였다.
단독 EDTA 효과적으로 착물의 가수 분해를 촉진 할 수 있다는 우리의 이론을 테스트하기 위해서 pH를 4.5 수용액, 수성 EDTA 디 나트륨 염 수용액의 미 조정의 pH를 EDTA 당량 증가 실온에서 DMF 중의 Ni-PBP-의 Gly의 용액을 실시 . 가수 분해 반응의 진행은 용액의 색을 관찰함으로써 모니터링 될 수있다; PBP는 격리하는 동안 미 반응 니켈 PBP-의 Gly는 솔루션에 깊은 붉은 색상을 표시이 단지에서 흰색입니다. 우리는 화이트 (표 1)에서 적색 용액의 색 변화를 모니터링하여 가수 분해 반응의 진행을 추적. 8 개 미만의 당량을 포함하는 반응은 적색에서 백색으로 착색 일부 천이를 보였으 나, 반응은 각각의 경우에 불완전. 어떤 색상 변경은 EDTA없는 조건을 알 수 없었다.
가수 분해에 산도의 효과는 유사하게 평가 하였다. 밤새 실온에서 pH가 변화와 EDTA 12 당량을 사용하여 가수 분해 조건으로 니켈의 Gly-PBP 복합체의 복종은 복합체의 성공적인 가수가 4.5에서 7.5의 범위의 pH 조건에서 발생 하였다. 이 EDTA 가수 분해의 유연성을 보여줍니다; pH는 더욱 산 성 측쇄 보호기 설명하기 위해 증가 될 수있다.
| 조건 | EDTA 용액의 산도 | 하룻밤 완료 | |
| 1 | 0 | 4.5 | 없음 |
| 이 | 이 | 4.5 | 일부의 |
| 삼 | 4 | 4.5 | 일부의 |
| 4 | 6 | 4.5 | 일부의 |
| 5 | 8 | 4.5 | 완전한 |
| 6 | (10) | 4.5 | 완전한 |
| (7) | (12) | 4.5 | 완전한 |
| 8 | (12) | 5.0 | 완전한 |
| 9 | (12) | 5.5 | 완전한 |
| (10) | (12) | 6.0 | 완전한 |
| (11) | (12) | 6.5 | 완전한 |
| (12) | (12) | 7.0 | 완전한 |
| (13) | (12) | 7.5 | 완전한 |
| (14) | (12) | 8.0 | 일부의 |
표 1 : 니켈 PBP-의 Gly 가수 분해 조건.
이 가수 분해에 가장 효율적인 조건 (7)을 이용하여 완료 확인하기 위해, 반응을 다이 클로로 메탄으로 3 회 추출하고 조합 된 유기층을 건조시키고, 핵 자기 공명 분광법 (NMR)을 사용하여 생성 된 잔류 물을 분석 하였다. 핵 자기 공명 스펙트럼은 샘플 중의 Ni-PBP의 Gly-의 증거를 나타내지 않았다; 스펙트럼에서 발견하는 공명 복합체의 완전 가수 분해를 암시 PBP의 문헌보고 유사한.
우리는 아미노산과의 최적 가수 분해 조건의 타당성에 포함 검토측쇄 보호기의 범위를 보내고. 샘플 FMOC-L 글루타민산 5- 부틸 에스테르 (t 니어 FMOC-Glu가 () -OH)의 Fmoc- O - 부틸 L 트레오닌 FMOC (니어 FMOC-t의 Thr () -OH), - O - 부틸 L 티로신 (니어 t FMOC-티르 () -OH), 및 N (단위) -Boc- N α -Fmoc-L 트립토판 (FMOC-TRP (BOC) -OH)를 용해시켰다 DMF의 pH를 4.5 EDTA 12 당량을 사용, 실온에서 가수 분해. 밤새 교반 한 후, 용액을 디클로로 메탄으로 추출 및 NMR로 분석 하였다. 대표적인는 FMOC-NMR의 Glu (tBu 중에서) -OH (도 3)에 포함된다. 각각의 경우에, 스펙트럼 데이터는 측쇄 보호기의 완전한 유지를 보였다. 11, 12, 13
/>도 3 : 가수 분해 조건으로 실시한 것을 보호기 산해리 측쇄 담지 FMOC 모노머의 대표적인 NMR.
산 - 불안정성 측쇄 보호기는 파란색 상자로 강조된다. 이 화합물의 양성자 신호 둥근 적분 값은 괄호 안에 포함된다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
가수 분해 및 유기물 추출 후 잔류 수성층을 따라 잔여 EDTA 및 Ni 2+ 이온과 유리 아미노산을 포함한다. 이러한 물질의 존재는 유리 아미노산의 후속 FMOC 보호 방해하지 않을 것을 보장하기 위해 가수 분해 항목 7. W 유사한 농도로 EDTA 및 Ni 2+ 이온을 함유하는 수성 용액에 글리신 용해 시험 반응을 수행전자는 표준 수성 FMOC 보호이 용액을 실시. 도 8은 반응 완료 및 워크 업 후, 우리는 FMOC 보호 된 글리신의 25 % 수율을 수득 반응을 결정 하였다. 이 퍼센트 수율은 반응의 희석 농도를 고려 놀랍지 않다 및 Ni 2+ 이온 및 EDTA의 존재하에 표준 FMOC 보호 반응을 방해하지 않는다는 것을 시사한다.
이러한 방법론 (가수 분해, 유리 아미노산의 격리 및 보호 FMOC)의 각 구성 요소가 실현 가능한 것을지지하는 증거로, 우리는 니켈의 Gly-PBP를 사용한 개념 증명 실험을 수행 하였다. 우리는 상술과 합리적인 수율 FMOC 보호 된 아미노산을 수득하기위한 표준 프로토콜을 사용하여 8 개의 연속 FMOC 보호 기술 된 가수 분해 조건의 가능성을 평가 하였다. 실온에서 40 ㎖의 DMF 중의 Ni-PBP의 Gly-의 교반 용액 (404 ㎎, 0.971 밀리몰, 1 당량) 중erature pH를 4.5 (65 ㎖, 13 밀리몰, 13 당량) 0.2 M EDTA 용액을 첨가 하였다. 반응물을 밤새 교반 한 다음 디클로로 메탄 4 회 세척 하였다. 수성 층은 고체 중탄산 나트륨을 사용하여 pH 7로 조정 하였다. 디 옥산의 최소량에 용해하고, 수성 층을 가하고 중탄산 나트륨 (163 ㎎, 1.93 밀리몰, 2 당량) 및 FMOC-오스 (0.971 밀리몰 327 ㎎, 1 당량)이다. 반응물을 에틸 아세테이트로 하룻밤 후 1 M 염산으로 산성화시키고, 3 회 추출을 교반 하였다. 유기 추출물을 합하고 염수로 여섯 번 세척하고, 황산 마그네슘으로 건조, 농축하고, 미 반응 FMOC-오스 및 FMOC-의 Gly-OH (160 ㎎, 0.540 밀리몰, 54 % 수율)의 혼합물을 진공하에 건조시켰다. 스펙트럼 데이터 이전에 대한 스펙트럼을 게시 정합 FMOC-의 Gly-OH. (9)이 최종 실험가 니켈 착체의 Gly-PBP에서 무료 글리신을 분리 및 FMOC-PROT를 앞으로 휴대 가능임을 나타낸다반사 된 형태.
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Discussion
상기 프로토콜은 두 가지 중요한 단계를 중성 pH 조건이 절연 아미노산 후속 FMOC 보호 하에서 니켈 쉬프 염기 착체의 아미노산 골격의 분리를 촉진하는 능력에 유용하다. 첫 번째 단계는 복잡에서 아미노산의 방출을 용이하게하기 위해 EDTA를 함유하는 DMF / 물 용액을 교반 포함한다. 잔류 착체 또는 유기 부산물 쉽게 추출하여 제거 될 수있다. 이 프로토콜의 두 번째 단계에서는 첫 번째 단계에서 추출에 의해 분리 한 후, 수층에있는 아미노산의 FMOC 보호를 포함한다. 우리는 약간의 산도에 민감한 사이드 체인 보호 그룹에 대한 필요가있다 상당한 유연성을 제공, 4.5 ~ 7.5의 pH 범위에서이 절차를 수정할 수있는 능력을 증명하고있다.
이 방법의 하나의 잠재적 인 한계는 절연 아미노산 FMOC 보호 반응 낮은 농도이다. 촉진 전자로fficient 가수 분해 반응 조건은 (1 밀리몰 규모 반응을 60 mL)에 상당한 양의 수성 EDTA 용액을 필요로하는 기판 EDTA 대하여 몇몇 등가물을 요구한다. 시약의 상대적으로 낮은 (~ 0.015 M) 농도의 FMOC 보호 결과, 용매의 양을 사용. 개념 증명 반응 희석 반응 조건에도 불구 유망한 55 % 수율로 생성물을 수득 이들 조건을 사용하는 반면, 증가 된 입체 벌크 인한 글리신 감소 nucleophilicty 상대적으로 아미노산을 이용하는 경우의 농도를 증가시킬 필요가있을 수있다.
요약하면, 우리는 일반적으로 UAA의 합성에 사용되는 니켈 - 쉬프 기지 단지의 가수 분해를 촉진하기 위해 EDTA의 유용성을 증명하고있다. 이러한 가수 분해 조건은 산해리 측쇄 보호기의 보존을 가능하게,이 가수 분해에 대한 통상적 인 강산성 조건을 필요로하지 않는다. 미래의 실험은 t을 적용에 초점을 맞추어야비 천연 아미노산의 다양한 기질에 대한 그의 일반적인 전략. 이를 위해 작업을 진행 중이다.
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Disclosures
저자가 공개하는 게 없다.
Acknowledgments
미끄러운 바위 대학에서 제공하는 자금. 우리는 그들의 통찰력 T 보론 III (미끄러운 바위 대학)와 C하니 (펜실베니아 대학)에 감사드립니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Ni-PBP-Gly | Synthesized from published protocol | ||
| DMF | Fisher | D119-4 | |
| EDTA | Fisher | S311-100 | |
| Dichloromethane | Acros | AC610050040 | |
| Sodium Bicarbonate | Fisher | S233-500 | |
| Fmoc-OSu | Chem-Impex | "00147" | |
| Dioxane | Fisher | D111-500 | |
| Hydrochloric Acid | Fisher | A144-500 | |
| Ethyl Acetate | Acros | AC610060040 | |
| Magnesium Sulfate | Fisher | M65-500 | |
| ZEOPrep 60ECO Silica Gel | ZEOChem | ||
| Hexanes | Fisher | 3200250.650.443 | |
| Chromatography Column | |||
| pH Test Strips | |||
| Rotary Evaporator | |||
| 250 mL Separatory Funnel | |||
| 250 mL Round Bottom Flask | |||
| Stir Bar | |||
| Stir Plate |
References
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