Ticari bir mikrodalga reaktöründe katı faz peptit sentezlerini gerçekleştirmek için basit, ucuz ve yeni bir aparat sunulmaktadır.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Ticari bir mikrodalga reaktöründe katı faz peptit sentezlerini gerçekleştirmek için basit, ucuz ve yeni bir aparat sunulmaktadır.
Mikrodalga ışınlaması ve ısıtma ile desteklenen katı faz peptit sentezi (SPPS) gerçekleştirmek için ev yapımı bir cihaz sunulmaktadır. Kabın dibinde bulunan bir frit yoluyla çözücüyü ve yan ürünleri boşaltan geleneksel SPPS reaksiyon kaplarının aksine, sunulan aparat, çözücüyü, yan ürünleri ve fazla reaktifleri uzaklaştırmak için vakum altında bir gaz dispersiyon tüpü kullanır. Aynı gaz dispersiyon tüpü, birleştirme ve korumanın kaldırılmasının reaksiyon adımları sırasında SPPS boncuklarının nitrojen gazı çalkalamasını sağlar. Mikrodalga ısıtma, bir alfa, alfa-dialkillenmiş amino asit kalıntısı olan alfa-aminoizobütirik asit (Aib) gibi sterik olarak engellenmiş kalıntıların SPPS kaplinleri için faydalıdır. Bu ev yapımı cihaz, manuel Fmoc SPPS yöntemleriyle, standart oda sıcaklığı koşulları ve reaktifler altında birleştirilmesi çok zor olan Aib kalıntısının hakim olduğu heptamerik ve oktamerik peptitleri hazırlamak için kullanılmıştır. Ayrıca, tipik ticari mikrodalga SPPS reaktörleri, yalnızca SPPS sentezine adanmıştır ve bu da onları SPPS olmayan kullanıcılar için erişilemez hale getirir. Buna karşılık, sunulan aparat, kimyasal reaksiyonların geleneksel mikrodalga hızlandırması için mikrodalga reaktörünün çok yönlülüğünü korur, çünkü aparat ticari mikrodalga reaktöründen önemsiz bir şekilde çıkarılır.
Merrifield'ın 1960'larda katı faz peptit sentezi SPPS'yi piyasaya sürmesi, peptit ve kimyasal sentezlerde devrim yarattı ve haklı olarak Nobel Kimya Ödülü 1,2 ile ödüllendirildi. Sonraki yıllarda, birçok araştırmacı Merrifield'ın orijinal tekniklerini rafine etti ve SPPS uygulamalarına hakim olan iki alternatife yol açtı: florenilmetoksikarbonil (FMOC) bazlı ve tert-bütil oksikarbonil (BOC) bazlı3. Peptitin FMOC'deki katı reçineden nihai bölünmesi, BOC teknikleri için HF ile karşılaştırıldığında triflorasetik asit içeren bir kokteyl gerektirir ve bu da FMOC bazlı yöntemleri birçok laboratuvarın tercih edilen tercihi haline getirir.
Son teknoloji SPPS yöntemleri, zaman zaman istenen diziler tarafından sorgulanır. Son yıllarda, agregasyon4, diketopiperazin oluşumu5 ve N-metillenmiş amino asit kalıntıları6 ile ilgili bazı kendine özgü endişelerin üstesinden gelen ilerlemeler olmuştur. Birleştirme verimini optimize etmek amacıyla, binlerce birleştirme reaktifi ve katkı maddesi araştırılmıştır7. Spesifik olarak, Oxyma13 ve hidroksibenzotriazol (HOBt) gibi katkı maddeleri ile birlikte COMU 8,9 veya asit florürler 10,11,12 yoluyla karboksilik asit aktivasyonu, α,α-dialkillenmiş kalıntılar içerenler gibi özellikle zorlu eşleşmeler için geliştirilmiştir.
Zor kaplinler için verimi artırmak için uzun reaksiyon süreleri, "çift kuplaj" ve ısıtma, özellikle mikrodalga ısıtma 14,15,16 dahil olmak üzere reaktif bazlı olmayan diğer yöntemler kullanılmıştır. Gerçekten de, mikrodalga ısıtma kullanan ticari olarak temin edilebilen otomatik peptit sentezleyiciler, reaksiyon hızlarını hızlandırdıkları, peptitlerin nihai saflığını iyileştirdikleri ve solvent israfını en aza indirdikleri için piyasadaki ticari olarak en başarılı birimler arasındadır. Ne yazık ki, bu birimler pahalı olabilir ve bazı durumlarda 100.000 dolardan fazlaya mal olabilir.
Laboratuvarımız, alfa-aminoizobutrik asidin (Aib) güçlü helikojenik kalıntısını içeren peptit varyasyonlarının hazırlanmasına ilgi duymaktadır17,18,19. Alfa-karbonunun dialkilasyonundan kaynaklanan sterik engel nedeniyle, Aib'nin birleştirilmesi herkesin bildiği gibi zordur. Yukarıda bahsedilen yöntemler (asit florürler, mikrodalga ısıtma20) ve akıllı "dipeptit" SPPS kimyası21, SPPS'yi Aib'nin birleştirme zorluklarına uyarlamak için kullanılmıştır. Aib dimerlerinin reçine dışı hazırlanması, genel verimi artırırken, ek ıslak kimya ve yüksek sıcaklıklar (50 °C) gerektirir21. Ayrıca, florlama maddelerinin toksik doğası nedeniyle Aib'nin asit florürlerini kullanmaktan kaçındık. Ne yazık ki, laboratuvarımızda, SPPS yan ürünlerinin gerekli şekilde boşaltılması için özel reaksiyon kaplarına sahip özel bir mikrodalga tabanlı otomatik SPPS sentezleyici bulunmamaktadır. Bununla birlikte, Clayden'in grubunun, SPPS ve mikrodalga ışınlaması22 kullanarak AIB tabanlı oligomerlerin hazırlanmasında olağanüstü başarı gösteren yakın tarihli bir raporu, laboratuvarımızın CEM Discover SP mikrodalga ünitesini SPPS sentezleri için uyarlamamız için bizi teşvik etti.
İlk olarak, mikrodalga reaktörünü manuel bir SPPS/mikrodalga ünitesine dönüştürmek için CEM'in ticari olarak temin edilebilen aksesuarını araştırdık23. Maliyetin yanı sıra, bu aksesuar mikrodalga ünitemizin yalnızca manuel SPPS'ye olan bağlılığını gerektirecektir. Diğer laboratuvar kullanıcıları artık mikrodalga ünitesinin mükemmel özelliklerine erişemeyecekti. Bu nedenle, ticari aksesuarın uygulanması bizim davamızda kabul edilemez olarak kabul edilmiştir.
Bunun yerine, nispeten ucuz bileşenlerle, milimolar ölçekte mikrodalga destekli SPPS gerçekleştirmek için bir cihaz monte ettik. Aşağıdaki protokol, manuel, mikrodalga destekli SPPS'yi etkilemek için basit ve nispeten ucuz bileşenlerin kullanılmasını açıklamaktadır.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
1. Cihazı monte edin (Şekil 1)
NOT: Cihazın montajı için tüm bileşenler Malzeme Tablosunda bulunur.
2. Reaktifleri hazırlayın
3. Peptit reçinesinin hazırlanması
4. FMOC kaldırma
NOT: Reçineler, C-terminal kalıntıları olarak önceden yüklenmiş çeşitli FMOC korumalı amino asitlerle önceden yüklenmiş olarak mevcuttur. Bu nedenle, FMOC çıkarılması genellikle reçineyi şişirdikten sonraki ilk adımdır.
5. FMOC amino asitlerinin bağlanması
6. SPPS peptit döngülerini tekrarlayın
7. Peptit bölünmesi
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Cihazımız ile hazırlanan peptit dizilerinin örnekleri Şekil 2 ve Şekil 3'te gösterilmiştir. Tablo 1 , kullandığımız çözeltileri, mikrodalga parametrelerini ve yıkamaları özetlemektedir. MALDI-TOF kütle spektrometresi onayı şekillerde gösterilmiştir. Bu peptitlerin kütle geri kazanımı% 80'in üzerinde olmuştur. Önemli bir şekilde, tüm bu diziler, bitişik alfa, alfa-dialkillenmiş amino asitler arasında çoklu eşleşm...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Burada sunulan aparat, mikrodalga destekli SPPS sırasında çözücü, fazla reaktifler ve atık ürünlerin uzaklaştırılmasının yanı sıra nitrojen gazı çalkalaması eklemek için basit, yeni ve ucuz bir yöntem kullanır. Kabın dibinde bir frit çağıran geleneksel SPPS kaplarının aksine, sunulan aparat, kabı aspire etmek için vakum altında bir gaz dispersiyon tüpünü çağırır. Bu nedenle reaksiyon kabı, mikrodalga reaktör üreticisi tarafından "açık kap zayıflatıcı" içinde önerilen yerde ısıtılan sırad...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarların açıklanacak herhangi bir çıkar çatışması yoktur.
Yazarlar, Fairfield Üniversitesi'nin INSPIRE hibelerinin desteği, Fairfield Üniversitesi Kimya ve Biyokimya Bölümü'nün desteği ve Dr. Dorothy Szobcynski'nin laboratuvar yönetimindeki uzmanlığı için yardımları için minnettardır. Ek olarak, yazarlar peptit ve organik sentez ile ilgili tartışmalar için Profesör Jillian Smith-Carpenter ve Aaron Van Dyke'a minnettardır. Yazarlar, Fairfield Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Yayın Fonu'nun desteğini takdir etmektedir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| CEM, SP Mikrodalga Reaktörünü Keşfediyor | CEM | Üretimi durduruldu. Yakın zamanda ürün serisinde Discover 2.0 ile değiştirildi | |
| Diisopropilkarbodiimid (DCC) | TCI Amerika | ||
| Dimetilformamid (DMF) | Termobilimsel Kimyasallar | ||
| Gaz dağılımlı tüp, mikro, | Chemglass | CG-207-02 | Orta gözeneklilik |
| mikro septum | ChemGlass | CG-3022-20 | "NMR tüpü" tipi septum |
| Morfolin | Termobilimsel Kimyasallar | ||
| N-Fmoc korumalı Amino asitler | |||
| Oyxma Pure | TCI Amerika | ||
| Yan silah Ehrlenmeyer şişesi | Çeşitli satıcılar | Atık toplama | |
| "Tee" | Idex | P-713 | ETFE |
| Teflon boru 1/8", | Restek | 25306 | OD x 0.063" ID, 3 m |
| Mikrodalga dışındaki reaksiyon kabı için test tüpü tutucusu) & nbsp; | Çeşitli satıcılar | (30 x 175) | |
| Test tüpü (reaksiyon kabı) | Corning Glass | 9820-25X | Pyrex 25 x 200 mm, jantsız |
| Valf | Idex | P-721 | ETFE (2 kat) |
| Wang SPPS Reçinesi, %1 çapraz bağlı divinilbenzen, 100-200 mesh | İleri Kimya Teknolojisi |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.