Cisztein-tartalmú peptidek Fmoc SPPS-ének protokolljai
A Cys-t tartalmazó peptidek létezhetnek redukált (szulfhidril) vagy oxidált, láncközi/láncközi diszulfidkötésű formában. A Cys-t tartalmazó peptidek szintézise ezért különleges kihívások elé állítja a peptidkémikusokat. A szintetikus stratégia gondos megtervezése elengedhetetlen, ha a megfelelő szerkezetű peptidet jó hozammal akarjuk előállítani. A legmegfelelőbb szulfhidril-védőcsoport kiválasztása kiemelkedő jelentőségű, mivel egy "rossz" választás leküzdhetetlen nehézségeket okozhat a szintézis vagy a későbbi diszulfidkötés kialakulása során.
Nem szabad elfelejteni, hogy az itt leírt eljárások csak kiindulópontot jelentenek, és nem garantálható, hogy minden esetben működnek. A problémák szekvenciafüggőek, és gyakran a reakciókörülmények jelentős optimalizálására van szükség. Ha mégis nehézségek merülnek fel, a műszaki szolgálatunk lehetőség szerint szívesen segít Önnek. A cisztein-tartalmú peptidek kezelésével kapcsolatos megbeszéléseket, valamint a részletes gyakorlati protokollokat lásd a hivatkozásban.1
Ciszteinil védelem
A ciszteinilvédő csoportok széles választéka áll rendelkezésre az Fmoc SPPS (szilárd fázisú peptidszintézis) során történő felhasználásra. A választás a kívánt peptid jellegétől és a szintetikus stratégiai jellegétől függ. Az Fmoc SPPS-ben általánosan használt tiolvédő csoportok összefoglalása (1. táblázat).
A szabad tiolcsoportokat tartalmazó ciszteinil peptidek rutinszintéziséhez különösen ajánlott a tritilcsoport, mivel az labilis a TFA-val (trifluor-ecetsavval) szemben, ezért a szokásos hasítási eljárás során eltávolításra kerül. A peptidet kezdetben redukált monomer formában kapjuk, de ha szükséges, oxidációval könnyen átalakítható dimer vagy ciklikus diszulfidkötésű formává.
A tioolcsoportok szelektív módosítására vagy a gyantán belüli diszulfidképzésre az STmp és az Mmt a leghasznosabb, mivel ezek az Fmoc SPPS-ben alkalmazott standard oldalláncvédő csoportokkal ellentétes feltételek mellett eltávolíthatók.
A védőcsoportok kiválasztása a szelektív diszulfidképzéshez kevésbé egyszerű, és az optimális kombináció megtalálása kiterjedt kísérletezést igényelhet. Az alábbiakban részletesen tárgyaljuk ezt a kérdést, Diszulfidkötés kialakulása védett ciszteinilpeptidek oxidációjával.
.Fmoc SPPS védett ciszteinszármazékokat használva
A többi Fmoc-védett aminosavval ellentétben az Fmoc-védett Cys-származékok a standard kapcsolási reakciók során jelentős racemizáción mehetnek keresztül. A probléma különösen akkor jelentkezik, amikor bázisok által közvetített módszereket, mint például a HBTU/DIPEA-t használnak a karboxilaktiváláshoz. A mikrohullámú fűtés és az előaktiválás súlyosbítja a problémát. Szerencsére a racemizáció elhanyagolható, ha a csatolást savas/semleges körülmények között végezzük, előformált szimmetrikus anhidridek2 vagy OPfp észterek3 vagy DIPCDI/HOBt vagy DIPCDI/Oxyma aktiválással.
A peptidsav szintézise, amely egy Cvégső ciszteinmaradékot tartalmaz, különös figyelmet igényel, mivel a kiterjedt epimerizációsup>4 és β-piperidinilalanin képződés5 fordulhat elő a lánchosszabbítás során. Ezek a mellékreakciók ott a legproblémásabbak, ahol a ciszteinmaradékot Wang-típusú gyantához rögzítik. Szerencsére a tritil-típusú gyanták6 mint a 2-klórtritil gyanta, NovaSyn TGT, NovaPEG Trityl gyanták használata úgy tűnik, hogy ezeket a problémákat elfogadható szintre csökkenti, és erősen ajánlott a Cvégső ciszteint tartalmazó peptidsavak szintéziséhez.
Ciszteinil-peptidek szintézise
Cys(Trt), Cys(Thp) és Cys(Dpm)
A szabad szulfhidrilcsoportokat tartalmazó peptidek szintéziséhez az Fmoc-Cys(Trt)-OH használata a legköltséghatékonyabb megközelítés. A tritilcsoport a TFA-val szemben labilis, ezért a hasítási reakció normál menete során eltávolításra kerül.
A tritil-kation nagy stabilitása és a tiolcsoport erősen nukleofil jellege miatt ez a reakció reverzibilis, ezért a teljes védtelenítés biztosítása érdekében különös figyelmet kell fordítani a hasítási körülményekre. A Cys(Trt)-maradványok nem teljes védtelenítésével kapcsolatos problémák általában TIS7a-t tartalmazó hasító koktélok alkalmazásával áthidalhatók. Ez a reagens rendkívül hatásos a tritil-kation kioltásában, és visszafordíthatatlanul trifenilmetánná alakítja azt. Helyettesíthető trietilszilánnal, bár a nem védett triptofánt tartalmazó peptideknél óvatosan kell eljárni, mivel a szilánok köztudottan az indolok redukcióját okozzák.
A több Cys(Trt)-maradékot tartalmazó peptideknél a legjobb eredményt akkor kapjuk, ha a peptidet közvetlenül dietil-éterbe csapoljuk ki a TFA hasítóelegyből. A hasító koktélhoz 2,5 % etanoldithiol hozzáadása segít biztosítani, hogy a peptid redukált állapotban maradjon, és minimalizálja a cisztein-tiolcsoport alkilezéséből származó melléktermékeket. Lényeges, hogy a hasító koktélt a hasított peptidmennyiségnek megfelelő mennyiségben használjuk. Általában 0,5 mmolonként 30 ml elegendő. (kb. 16 ekv. EDT/Cys-maradék) Ha azonban a peptid több Cys-maradékot és sok t-butil védőcsoportot tartalmaz, az EDT koncentrációját vagy a használt koktél mennyiségét növelni kell a hatékony tisztítás érdekében.
A közelmúltban bevezették az Fmoc-Cys(Thp)-OH-t az Fmoc-Cys(Trt)-OH alternatívájaként, ahol a szulfhidrilcsoportot a savval lebontható tetrahidropiranil (Thp) csoporttal7b védik. Az Fmoc-Cys(Thp)-OH alkalmazása a megfelelő S-Trt, S-Dpm, S-Acm és S-StBu származékoknál jobb eredményt ad. A Wang-gyantákhoz kötött C-terminális ciszteinmaradványok esetében jelentősen alacsonyabb racemizációt és -piperidinilalanin képződést figyeltek meg a hosszan tartó piperidinkezelések során. Az Fmoc-Cys(Thp)-OH DIPCDI/Oxyma Pure kapcsolása során a racemizáció mindössze 0,74% volt, szemben az Fmoc-Cys(Trt)-OH (3,3%) és az Fmoc-Cys(Dpm)-OH (6,8%) értékekkel. A Thp csoport teljes eltávolítása TFA/víz/TIS 95:2,5:2,5:2,5 TFA/víz/TIS 95:2,5:2,5 kezeléssel történt 2 óra alatt. A Thp-csoport azonban stabil 1%-os TFA-val szemben DCM-ben, ami megkönnyíti a védett peptidfragmentek szintézisét hipersav-labilis gyantákon, mint például a 2-klórtritil vagy HMPB gyantákon. A kezdeti bizonyítékok arra utalnak, hogy az S-Thp peptidek jobb oldhatósággal rendelkeznek a Trt-vel védett peptidekhez képest.
A Fmoc-Cys(Dpm)-OH értékes alternatívája az Fmoc-Cys(Trt)-OH-nak a Cys-maradékok bevezetésére az Fmoc SPPS7c során. Két diszulfidhidat tartalmazó ciklikus peptidek regioszelektív szintézise könnyen megvalósítható a Dpm és Mmt szulfhidril védőcsoportok kombinációjával. Az S-Dpm védelem 1-3%-os TFA-val szemben stabil, ellentétben az S-Trt-vel, amely lassan hasad, de 95%-os TFA-val eltávolítható. Ezek a tulajdonságok lehetővé teszik az S-Mmt csoportok eltávolítását híg TFA-val a szilárd fázisban az S-Dpm csoportok elvesztése nélkül. A szabad szulfhidrilek ezután oxidálhatók az első diszulfidhíd kialakításához. Az ezt követő TFA/DMSO/anizol koktéllal történő kezelés egy lépésben leválasztja a peptidet a gyantáról, eltávolítja az S-Dpm csoportokat és a második diszulfidhíd kialakulását eredményezi."
Cys(Acm) és Cys(tBu)
Acm és tBu védelem is használható ciszteinil peptid előállítására. Ez a módszer azonban már nem általános használatban van.
Az Acm és t-butilcsoportok stabilak az összes többi oldalláncvédő csoport eltávolításához szükséges körülmények között. Ezért a peptid köztes tisztítása lehetséges e ciszteinvédő csoportok leválasztása előtt. E védőcsoportok eltávolítása higany(II)-acetáttal vagy ezüst-trifluor-metánszulfonáttal történő kezeléssel érhető el. Az utóbbi esetben a ciszteinilpeptid ezüstsójának aq. HCl-DMSO-val történő kezelése közvetlen diszulfidkötés kialakulásához vezet8.
FIGYELEM: A higany és az ezüstsók mérgezőek és maró hatásúak; nagy körültekintéssel kell eljárni e reagensek használata során. Megfelelő szemvédelem, laboratóriumi köpeny és kesztyű viselése kötelező. Kövesse a helyi, állami/tartományi és szövetségi biztonsági előírásokat. Használja hatékony füstgázszekrényben.
1. módszer: Acm-védett peptidek Hg(II)9
A kényelem érdekében ezeket a reakciókat centrifugacsőben is el lehet végezni.
- Az (Acm) peptidet feloldjuk 10%-os aq. AcOH-ban (5-10 mg/ml), és állítsuk be az oldat pH-ját nagyon óvatosan 4,0-ra jéghideg AcOH-val.
- Adjunk hozzá higany(II)acetátot (10 ekv./Acm), és állítsuk újra 4,0-ra a pH-t AcOH-val vagy aq. NH3-val. Az elegyet szobahőmérsékleten, N2 takaró alatt óvatosan keverjük meg.
- Adjunk hozzá β-merkaptoetanolt (20 ekv./Acm), és hagyjuk az elegyet 5 órán át állni.
- A csapadékot centrifugálással távolítsuk el, és a felülúszót HPLC-vel sótalanítsuk.
2. módszer: A t-butil-védett peptidek Hg(II)10
- Oldjuk fel a (tBu) peptidet jéghideg TFA-ban (5-10 mg/ml).
- A kapott oldathoz adjunk higany(II)-acetátot (10 ekv./tBu), és keverjük az elegyet óvatosan szobahőmérsékleten 3 órán át N2 takaró alatt.
- A TFA-t csökkentett nyomáson, szobahőmérsékleten történő bepárlással távolítsuk el, és a maradékot oldjuk fel újra 10%-os vizes ecetsavban.
- Adjunk hozzá β-merkaptoetanolt (20 ekv./tBu), és hagyjuk az elegyet 5 órán át állni.
- A csapadékot centrifugálással távolítsuk el, és a felülúszót HPLC-vel sótalanítsuk.
3. módszer: Az Acm csoport eltávolítása Ag(I)11
- Az (Acm) peptidet TFA/anisol (99:1) (1 mg/ml) oldjuk fel.
- A kapott oldathoz adjunk ezüst-trifluor-metánszulfonátot (100 ekv./Acm), majd keverjük 4 °C-on 2 órán át.
- A peptid ezüstsóját éterrel kicsapjuk, és centrifugálással izoláljuk.
- A peptidet 1 M ecetsavban lévő ditiotreitollal (DTT) (40 ekv./Acm) kezeljük 25 °C-on 3 órán keresztül. Centrifugáljuk és HPLC-vel sótalanítsuk a felülúszót.
- Kezeljük a peptidet aq. 1M HCl/DMSO-val (1:1) egy éjszakán át szobahőmérsékleten. Szűréssel távolítsuk el az AgCl-t, és HPLC-vel izoláljuk a terméket.
Cys(t-butilthio) és Cys(STmp)
Cys(tButhio)12 vagy Cys(STmp)13 beillesztése. maradékok szekvenciába történő beillesztése lehetővé teszi a tiolcsoport szelektív védtelenítését a szilárd fázisban, ami lehetővé teszi a Cys-maradékok módosítását vagy a gyantán belüli diszulfidhíd kialakítását.
A t-butiltio-csoport stabil a TFA-val szemben, feltéve, hogy a tiolokat nem használják scavengerként a hasítási reakcióban. Ez eltávolítható redukcióval vagy tiolokkal12 vagy trialkilfoszfinokkal14,15. Nemrégiben Góngora-Benítez, et al.16 kimutatta a 20%-os β-merkaptoetanol, 0.1 M NMM DMF-ben a tbutil-tio szilárd fázison történő eltávolítására, ahol a β-merkaptoetanol önmagában vagy a foszfinok sikertelenek voltak.
A gyakorlatban azonban gyakran rendkívül nehéznek bizonyul a tButio-csoport eltávolítása a szilárd hordozón. Ezért Albericio nemrégiben bevezette az STmp csoportot13. Úgy tűnik, hogy az STmp csoport rendkívül könnyen eltávolítható enyhe tiolízissel, mivel Albericio négy STmp csoport eltávolításáról számolt be a szilárd fázison, mindössze három 5 perces 0-ás kezeléssel.1 M N-metilmorfolin (NMM) 5% merkaptoetanolt tartalmazó DMF-ben.
4. módszer: Az STmp eltávolítása a gyantán tiolokkal
- kezeljük a peptidil-gyantát 5%-os β-merkaptoetanollal, O. 1 NMM DMF-ben 5 percig szobahőmérsékleten.
- Mossuk a gyantát DMF-fel és ismételjük meg a tiolos kezelést még kétszer.
Cys(Mmt)
A Cys(Mmt)-maradványok gyantában történő leválasztása 2% TFA-val DCM-ben szakaszosan vagy folyamatos áramlással végezhető. Az utóbbi esetben a reakció spektrofotometriásan nyomon követhető a tritil-kation felszabadulásának követésével 460 nm-en. A szakaszos szintézis esetén a reakcióhoz trityl-leválasztót, például TIS-t vagy TES-t lehet hozzáadni a hasadás fokozása érdekében. A tritil-kation által biztosított színjelzés azonban elveszik.
A reakciót ideális esetben lezárt szinterezett üvegtölcsérben kell elvégezni, hogy megakadályozzuk a nagy illékonyságú DCM elpárolgását, és a szűrési reakciót vákuum helyett N2 nyomás alkalmazásával kell elvégezni.
5. módszer: Az Mmt eltávolítása 2%-os TFA-val DCM-ben.
Tételes módszer:
- A száraz gyantát (1 g) DCM-mel egy szinterezett üvegtölcsérben (csapos és dugóval ellátott típus) előkeverjük. Távolítsuk el a felesleges DCM-et.
- Adjunk hozzá 94:1:5 DCM/TFA/TIS (10 ml), zárjuk le a tölcsért és rázzuk 2 percig. Távolítsa el az oldószert N2 nyomás alkalmazásával.
- Ismételje meg a 2. lépést ötször.
- Mossa le a gyantát DCM-mel és szárítsa meg vákuumban.
Áramlási módszer:
- A gyantát (1 g) előáztassuk DCM-mel, és pakoljuk a reakcióoszlopba.
- Pumpáljunk 1%-os TFA-t DCM-ben (2 ml/perc) a gyantán keresztül. A reakciót az oszlop eluensének abszorbanciájának mérésével lehet követni egy 0,1 mm-es áramlási cella segítségével 460 nma-nél.
- Amikor a reakció befejeződött, amit az abszorbancia alapvonalra való visszatérése jelez, öblítse át az oszlopot DCM-mel.
aHa a peptid más tritil alapú védőcsoportokat tartalmaz, a szint a Trt-csoportok lassú kioldódása miatt nem tér vissza az alapértékre.
A gyakorlatban az Mmt-csoport teljes eltávolítása nehéz lehet, különösen, ha az Mmt a peptid C-terminus felé helyezkedik el. A hosszan tartó 2%-os TFA-kezelés az aminosav-oldalláncok védőcsoportjainak elvesztéséhez vezethet.
A szulfhidril peptidek kezelése
A szulfhidril peptideket a légköri oxigén könnyen oxidálja, ezért a hasítás után azonnal fagyasztva kell szárítani és argon alatt szárazon tárolni. Az idő előtti oxidáció minimalizálása érdekében a cisztein-tartalmú peptideket savas (0,1% TFA) gáztalanított pufferekben kell kezelni. Az analízishez a HPLC-puffereket is He-sugárzással kell gáztalanítani. A több Cys-maradékot tartalmazó peptideknél a hasítást követően szükség lehet redukcióra.
Disulfidkötés képződése ciszteinil peptidek oxidációjával
Szulfhidril peptidek véletlenszerű oxidációja
Az egy vagy több diszulfidhíd kialakításának legegyszerűbb módszere a szabad szulfhidril peptid véletlenszerű oxidációja. A kettőnél több Cys-maradékot tartalmazó peptidek esetében a képződő termékek összetétele változhat attól függően, hogy az oxidáció termodinamikai vagy kinetikai kontroll alatt történik-e.
Thermodinamikai kontroll
Ezek közül a legegyszerűbben elvégezhető eljárás a levegőn történő oxidáció, amely termodinamikailag a legstabilabb terméket adja. Az eljárás során a peptid vizes oldatát egyszerűen kitesszük a légkörnek egy illékony pufferben, majd a peptidet liofilizálással izoláljuk. Kis monociklusos peptidek könnyen előállíthatók a Cys(Trt) TFA hasítását közvetlenül követő légoxidációval, a köztes szulfhidril peptid tisztítása nélkül (6. módszer). Ennek az eljárásnak az a hátránya, hogy a reakciók néha nagyon lassúak lehetnek. Azt is kimutatták, hogy az aktív szén hatékonyan katalizálja ezt a folyamatot17.
6. módszer: Légoxidáció
- A ciszteinil peptidet oldjuk fel 0.1 M deaerált ammónium-bikarbonátban (0,1-10 mg/ml).
- Az elegyet hagyjuk a légkör felé nyitottan állni, amíg a reakció be nem fejeződik. (A reakciót vagy HPLC-vel vagy a Ellman-teszttel lehet nyomon követni).
- Iszoláljuk a terméket liofilizálással.
MEGJEGYZÉS: A lineáris peptid koncentrációja optimalizálást igényelhet a polimerképződés minimalizálása érdekében. A polimeres anyag Sephadex G-15 oszlopon történő sótalanítással eltávolítható.
7. módszer: Glutation-oxidáció
- A ciszteinilpeptidet oldjuk fel 0.2 M víztelenített foszfát pufferben, pH 7,5 (0,1 - 10 mg/ml), amely 1 mM EDTA-t, redukált (5 mM) és oxidált (0,5 mM) glutationt tartalmaz.
- Keverjük az elegyet 1-2 napig, miközben a reakciót HPLC-vel követjük nyomon.
- Iszoláljuk a terméket liofilizálással és sótalanítsuk HPLC-vel vagy GPC-vel.
A cisztein és cisztin vagy redukált és oxidált glutation keverékével történő oxidáció hasznos a több diszulfidhidat tartalmazó peptidek oxidációjához. A felesleges redukált komponens jelenléte a köztes hidakkal rendelkező peptidek lassú átrendeződését eredményezi a termodinamikailag legstabilabb izomerré.
Kinetikus oxidáció
Változatos oxidálószereket használtak a diszulfidhidak gyors kialakítására a kinetikailag legkedvezőbb termék előállítása érdekében. Ezek közé tartozik a kálium-ferricyanid18, a jód19, a DMSO20, 21, a DMSO20, 21, N-klórszukcinimid (NCS) 22 és DPDS (2,2'-ditiopiridin)23.
A jóddal történő oxidáció rendkívül gyors, és úgy lehet elvégezni, hogy jódoldatot csepegtetünk a gyorsan kevert peptidoldatba, amíg az oldat előzetesen sárgára nem színeződik.
A DMSO-oxidáció nagyon enyhe, és 3 és 8 közötti pH-értékeknél működik. Érzékeny maradékokat (Met, Trp, Tyr) érintő mellékreakciókról nem számoltak be.
NCS-t DMF-ben használtak a szulfhidrilek oxidációjára a szilárd fázisban, már 2 ekvivalens is befolyásolta az oxidációt 15 perc alatt22. Ez a reagens a metionin oxidációját is okozhatja.
8. módszer: Szabad szulfhidril peptidek jódos oxidációja
- A ciszteinil peptidet feloldjuk (0.1 -10 mg/ml) gázmentesített AcOH/vízben vagy MeOH/vízben.
- Helyezzünk hozzá cseppenként 0,06 M jódot MeOH-ban, gyors keverés mellett, amíg az oldat enyhén sárga színt nem kap. A felesleges jódot oltsuk le 1M aszkorbinsavval.
- Iszoláljuk a terméket liofilizálással és sótalanítsuk HPLC-vel vagy GPC-vel.
9. módszer: DMSO-oxidáció
- Oldjuk fel a ciszteinilpeptidet AcOH-ban. Hígítsuk vízzel (0,1 - 10 mg/ml-re.
- Adjunk hozzá ammónium-karbonátot pH 6-ig, majd DMSO-t (10 térfogatszázalék).
- Keverjük az elegyet 4 - 24 órán keresztül, miközben a reakciót HPLC-vel követjük.
- Iszolváljuk a terméket HPLC-vel.
10. módszer: DPDS oxidáció23
- Oldjuk fel a ciszteinilpeptidet (0,1 - 10 mg/ml) 0.1 M ammónium-bikarbonátban.
- Adjunk hozzá 5 mM DPDS oldatot MeOH-ban (3 ekv.).
- Keverjük az elegyet 30-120 percig, miközben a reakciót HPLC-vel követjük.
- TFA-val savasítsuk és HPLC-vel izoláljuk a terméket.
11. módszer: NCS on-gyanta oxidáció22
- Eltávolítjuk a Cys-STmp vagy Mtt csoportokat a szilárd fázison. Mossuk a gyantát DMF-fel.
- Mossuk a peptidil-gyantát NCS-vel (2 ekv.) DMF-ben 15 percig rt-en.
- Mossuk a gyantát DMF-fel és DCM-mel. Hasítsa le a peptidet a gyantáról. A tiol-radírokat nem szabad használni, mivel ezek a reagensek a diszulfidkötés redukcióját okozzák. A legtöbb esetben az EDT helyettesíthető TIS-szel.
Disulfidkötés képződése védett ciszteinil peptidek oxidációjával
Diszulfidkötés kialakulása jódoxidációval
A Cys(Acm)/Cys(Trt) maradékokat tartalmazó peptidek jóddal történő kezelése a szulfhidril védőcsoportok egyidejű eltávolítását és diszulfidkötés kialakulását eredményezi. Az egyetlen Cys-maradékot tartalmazó peptidek szimmetrikus dimerré alakulnak át, míg a több maradékot tartalmazó peptidek az oldószertől és a koncentrációtól függően ciklikus monomer és polimer keverékké alakulnak át. A reakció sebessége erősen oldószerfüggő, ami bizonyos fokú szelektivitást tesz lehetővé a Cys(Trt) és a Cys(Acm) között; dipoláris oldószerekben, mint például aq. MeOH és aq. AcOH, mind a Cys(Trt), mind a Cys(Acm) gyorsan reagál, míg nem poláris oldószerekben, mint például DCM és CHCl3, a Cys(Acm) oxidációja rendkívül lassú24.
A módszer leggyakoribb alkalmazása a két Cys(Acm)-maradékot tartalmazó, oldallánc-mentesen védett peptidek átalakítása ciklikus diszulfid-híddal rendelkező monomerré; a tritil-védelem alkalmazása nem megfelelő, mivel ez a csoport a TFA hasítás során eltávolításra kerül. A reakciót általában nagy hígításban, aq. MeOH vagy aq. AcOH-ban, az oldószer pontos megválasztása a sorrendtől függ. A reakciók leggyorsabban aq. MeOH; de a Tyr, His és Trp tartalmú peptidek esetében az aq. AcOH-t kell előnyben részesíteni, mivel használata korlátozza ezen érzékeny maradékok jódozását.
A védett peptidfragmentumok oldatban történő jódoxidációjához ajánlott, hogy a diszulfidhídban összekapcsolandó két Cys-maradék közül az egyiket Acm-mel, a másikat Trt-tel védjük. Ez az intézkedés korlátozza a polimerképződést, és lehetővé teszi a nem poláros oldószerkeverékek, például a TFE/CHCl3 használatát, amelyek kedveznek a védett fragmentum oldódásának. A szabad N-amino funkcióval rendelkező Cys-maradékot tartalmazó peptidek jódos oxidációja rendkívül lassúnak bizonyult, ami valószínűleg az aminocsoport pozitív töltésének eredménye, amely gátolja a szulfonium intermedier kialakulását.
A jód- és tallium(III)-oxidációs reakciók során az Acm ciszteinről a Gln25a és Ser/Thr25b maradékok oldalláncaira történő migrációjáról számoltak be
12. módszer: Általános módszer a jódoxidációhoz
- A Cys-Acm peptidet (15 µmol) AcOH-ban (30 ml) feloldjuk. Takarjuk el N2 alatt.
- Adjunk hozzá 160 mM aq. HCl-t (5 mL). Adjunk hozzá 20 mM I2 -t AcOH-ban (45 mL).
- 30-120 perc erőteljes keverés után (a kiindulási anyag eltűnése után) oltsuk a jódot 1 M aq. nátrium-tioszulfát vagy aszkorbinsav cseppenkénti hozzáadásával, amíg az elegy színtelen nem lesz, majd csökkentett nyomáson történő bepárlással koncentráljuk az eredeti térfogat kb. egyharmadára. Izoláljuk a terméket HPLC-vel.
Változatosan26:
3. 30 -120 perc erőteljes keverés után adjunk hozzá 480 ml hideg dietil-étert. Hűtsük szárazjégen 10 percig. A peptidet centrifugálással izoláljuk.
A felesleges jódot az oldat CCl4-val történő extrakciójával, vagy aktív szénnel vagy Zn porral történő kezeléssel is eltávolíthatjuk.
Két diszulfid egyfazékos képzése ([27] alapján)
- A 2xCys, 2xCys-Acm peptidet AcOH-ban (2 mg/ml) oldjuk fel N2 takaró alatt.
- Adjunk hozzá kb. 1 ekv. I2 -t, mint 0,5 M I2 -t cseppenként MeOH-ban, amíg tartós barna színt nem kapunk. Adjunk hozzá további 9 ekv. jódot. Adjunk hozzá vizet, a felhasznált AcOH térfogat 20%-át és keverjük az elegyet
- A felesleges jódot a fent leírtak szerint távolítsuk el
Tálium-trifluoracetát oxidáció
A jódhoz hasonlóan a Tl(CF3CO2)3 a több Cys(Acm)-maradékot tartalmazó peptideket a megfelelő diszulfidhíddal rendelkező cisztin peptidekké alakítja át [28]. Oldatban ezt a reakciót általában TFA-ban végezték, mivel ez kiváló oldószer mind a szabad, mind a védett peptidek számára. A szilárd fázisban történő közvetlen diszulfidkötésképzéshez DMF-et alkalmaztak oldószerként, amely a peptidláncok idő előtti hasadása nélkül jó gyantaduzzadást tesz lehetővé. Fontos megjegyezni, hogy a Met-et és a Trp-t védeni kell a Tl(CF3CO2)3 kezelés során, hogy elkerüljük ezen érzékeny maradékok oxidációját; Met(O) és Trp(Mts), illetve Trp(Boc) kezelését a t-Boc28 és Fmoc29,30 stratégiákkal együtt alkalmazták.
FIGYELMEZTETÉS: A talliumsók erősen mérgezőek és maró hatásúak; nagy körültekintéssel kell eljárni e reagensek használata során. Megfelelő szemvédelem, laboratóriumi köpeny és kesztyű viselése kötelező. Kövesse a helyi, állami/tartományi és szövetségi biztonsági előírásokat. Használja hatékony füstgázszekrényben.
13. módszer: Oldatfázisú oxidáció Tl(III)28
- Oldjuk fel a peptidet TFA-ban (1-10 mg/ml) anizollal (10 µ.L/mg), és hűtsük le jégfürdőben
- Adjunk hozzá Tl(CF3CO2)3 (1.2 ekv.) és hagyjuk reagálni 5-18 órán át.
- A TFA-t vákuumban történő bepárlással távolítsuk el, és a peptidet éterrel csapassuk ki. Centrifugáljuk és dekantáljuk az étert, eltávolítva a felesleges talliumreagenseket.
- Adjunk hozzá friss étert, rázzuk a csövet a peptid diszpergálásához és centrifugáljuk. Dekantáljuk az étert, és ismételjük meg a mosási folyamatot háromszor.
14. módszer: Szilárd fázisú oxidáció Tl(III) 29, 30
- Suszpendáljuk a peptidgyantát DMF/anisolban (19:1) és adjunk hozzá Tl(CF3CO2)3 (1.2 ekv. a peptidhez képest)
- 80 percig hagyjuk állni 0 °C-on, majd DMF-fel mossuk a gyantát
- TFA-val távolítsuk el a peptidet a gyantáról. A tiol-radírokat nem szabad használni, mivel ezek a reagensek a diszulfidkötés redukcióját okozzák. A legtöbb esetben az EDT helyettesíthető TIS-szel.
Regioszelektív diszulfidkötés-képzés
A több diszulfidot tartalmazó peptidek szelektív hídképzéssel történő szintézise nem olyan feladat, amelyre könnyedén vállalkozhatunk. A többszörös diszulfidkötést tartalmazó peptidek szintézisében a legjobb eredményeket gyakran véletlenszerű oxidációval érjük el, mivel a kívánt biológiailag aktív izomer általában a termodinamikailag legstabilabb. Az egyik peptidnél bevált módszerek nem feltétlenül működnek egy másik peptidnél. Néha két hidat gond nélkül ki lehet alakítani, de a harmadik hidat már nem lehet kialakítani. Továbbá a hidak kialakításának sorrendje gyakran döntő fontosságú. Az első híd szelektív kialakulása mintát adhat a többi híd véletlenszerű oxidációval történő helyes kialakításához. Ez jelentős időbefektetést igényel, a sikerre nincs garancia.
A két diszulfidkötés szelektív kialakításához a Trt és Acm, vagy az STmp és Acm védelem kombinációja használható: az első diszulfidkötés a Trt vagy STmp védelem szelektív eltávolítása után jön létre; a második diszulfidkötés létrehozása ezután egyetlen lépésben történik az Acm védett peptid jóddal vagy tallium-trifluoracetáttal történő kezelésével. Alternatív megoldásként Trt és Acm esetén egy egytégelyes reakciót is el lehet végezni oldatban, ahol az első diszulfidot a diszulfhidril peptid gyors oxidációjával, sztöchiometrikus mennyiségű jóddal képezzük, majd a felesleges jód és víz hozzáadásával az Acm-védett tiolok oxidációját végezzük (12. módszer).
Az STmp és az Mmt kombinációja elősegíti a két híd szelektív kialakulását a szilárd fázisban22. Az STmp-csoportokat merkaptoentanolos kezeléssel távolítjuk el (4. módszer), az első hidat pedig NCS-sel történő oxidációval képezzük (11. metódus). Az Mmt eltávolítása 2%-os TFA-val DCM-ben (5. módszer), majd ismét NCS-sel történő oxidálással a második hidat kapjuk.
t-Butil védelem, egylépéses hasítással és ciklizációval együtt MeSiCl3/Ph2<-vel2SO, egy harmadik diszulfidhíd bevezetésére használták, ami a -konotoxin és az inzulin31 szelektív szintéziséhez vezetett. Hasonló módon a tBu és MeBzl cisztein védelem kombinációját alkalmazták a -konotoxin SI32 két diszulfidkötésének regioszelektív egytéglás képzése során. Az első diszulfidkötést a tBu-csoportok lehasításával és egyidejű oxidációjával alakítottuk ki TFA/DMSO/anisollal szobahőmérsékleten. Az ezt követő 70 °C-ra történő melegítés a MeBzl csoportok hasadását és a második diszulfidhíd kialakulását eredményezte. További példák e megközelítés alkalmazására többszörösen áthidalt peptidek szintézisében lásd a33-36 hivatkozásokat. Ezek a módszerek a Met és Trp maradékok oxidációját okozhatják.
15. módszer: MeSiCl3/Ph2SO oxidáció31
- A Cys-tBu peptidet TFA-ban oldjuk fel (1 - 10 mg/ml)
- Adjunk hozzá Ph2SO-t (10 ekv.), CH3SiCl3 (100-250 ekv.) és anizol (100 ekv.).)
- A reakciót 10-30 percig 25 °C-on hagyjuk folyni
- A reakciót NH4F (300 ekv.) segítségével oltsuk le, és a peptidet nagy mennyiségű hideg dietil-éter hozzáadásával csapassuk ki és izoláljuk. centrifugálással
16. módszer: TFA/DMSO oxidáció32
- A peptidet TFA/DMSO/anisolban oldjuk fel (97.9/2/0,1) (2 mg/ml)
- Keverjük szobahőmérsékleten 40 percig. Adjunk hozzá egy további aliquot TFA/DMSO/anisol (40 mikroL/mg peptid)
- Hőzzük 70 °C-on 3 órán át. Csapasszuk ki a peptidet dietil-éterrel, és centrifugálással izoláljuk.
Aszimmetrikus diszulfidok
S-Npys védett peptidek gyorsan reagálnak tiolokkal széles pH-tartományban vegyes diszulfidok képzése céljából.37, így ez a védőcsoport különösen hasznos peptid-fehérje konjugátumok vagy olyan peptidek előállításához, amelyek két különböző láncot diszulfidhíddal kötnek össze38-41. Mivel azonban az Npys-csoport Fmoc-kémia alkalmazásakor a piperidinnel szemben instabil, a Cys(Npys)-maradékot általában a peptid N végpontján vezetik be Boc-Cys(Npys)-OH használatával. Alternatív megoldásként azt találták, hogy az Npys csoportot posztszintetikusan bármely Trt védett Cys-maradékhoz hozzá lehet adni úgy, hogy 5 ekvivalens 2,2'-ditio-bisz-(5-nitropiridin)-t adunk a standard TFA/TIS/víz (95:2.5:2,5) hasítóelegy42.
A Cys(tBu) közvetlen átalakítását Cys(Pys)-re Cys(Acm) és diszulfidhíd jelenlétében DPDS/tioanizol/TFA/TFMSA43 kezeléssel értük el. Ezzel a módszerrel aktivált relaxin-A-láncot, az inzulinszerű hormon relaxin43 szintézisének kulcsfontosságú intermedierjét állítottuk elő.
17. módszer: tBu-Pys átalakítás43
- A Cys-tBu peptidet és a DPDS-t (4 ekv.) TFA-ban és tioanizolban (9:1 v/v) (50 mg/ml).
- A keveréket jégen hűtöttük, majd hasonló térfogatú TFMSA-t adtunk TFA-ban (1:4 v/v), és a reakciót 45 percig folytattuk 0 °C-on.
- A Cys(Pys)-peptidet hideg dietil-éterrel kicsapattuk és centrifugálással izoláltuk. A pelletet 4-szer mossuk át friss éterrel a felesleges DPDS eltávolítása érdekében.
Disulfid kötések redukciója
Redukció DTT-vel
A DTT (termékkód 233153-M) W.W. Cleland44 általi bevezetése óta a cisztinilpeptidek redukciójának standard reagensévé vált. Kevés szaga van, jól oldódik vízben, és pH 8-on vizes közegben kvantitatív módon redukálja a diszulfidokat.
18. módszer: Redukció DTT-vel
- Oldjuk fel a peptidet 0.1 M ammónium-bikarbonátban (1-3 mg/ml).
- Adjunk hozzá DTT-t (5-szeres felesleg a tiolcsoportokhoz képest).
- Blankítsuk az elegyet N2-val és hagyjuk állni 6 órán át.
- AcOH-val savasítsuk meg az elegyet és liofilizáljuk.
- A DTT-t gélszűréssel távolítsuk el.
Redukció TCEP-vel
A TCEP egy vízben oldódó foszfin, amely széles pH-tartományban (1,5 -9,0)45 redukálja a diszulfidokat. A tiol-alapú redukálószerekkel ellentétben a TCEP nem érzékeny az oxigénre, így nincs szükség különleges óvintézkedésekre a levegő kizárására. A reakció irreverzibilis és kinetikusan szabályozott, ellentétben a DTT-vel való reakcióval, amely termodinamikusan szabályozott42. A TCEP használata ideális olyan peptidek redukciójára, amelyek nem oldódnak a DTT-vel történő redukcióhoz szükséges pH 8-on. Meg kell jegyezni, hogy a peptid hosszan tartó érintkezése a TCEP feleslegével a ciszteinmaradványok kéntelenítését okozhatja.
19. módszer: Redukció TCEP-vel
- A peptidet oldjuk fel bármilyen alkalmas vizes/szerves oldószer keverékben (1-3 mg/ml, pH ).
- Adjunk hozzá TCEP-t (5-szörös felesleg a diszulfidhoz képest).
- 1 órán át óvatosan keverjük az oldatot.
- Tisztítsuk meg a redukált peptidet HPLC-vel vagy gélszűréssel.
Ellman-teszt
Az 5,5'-Ditióbisz(2-nitrobenzoesav) (DTNB) kvantitatív módon reagál alifás szulfhidrilcsoportokkal, és sárga aniont hoz létre. Ez a reakció felhasználható a levegőben zajló oxidációs reakciók előrehaladásának követésére. A reakcióelegyből megfelelő időközönként mintát veszünk, és megvizsgáljuk a tioltartalmat46, 47.
20. módszer: Ellman-teszt
- Oldjuk fel a DTNB-t (40 mg) 0.1 M nátrium-foszfát pufferben, pH 8 (10 mL).
- Vegyünk mintát a reakcióelegyből, és hígítsuk pufferrel, hogy 3 mL oldatot kapjunk, amely 0,1-0,2 µmol peptidet tartalmaz. Adjunk DTNB reagens (0,1 mL) a peptidoldathoz, és hagyjuk az elegyet 15 percig állni. Mérje meg az abszorbanciát 410 nm-en 1 cm-es küvettával.
- Készítsen referenciaoldatot úgy, hogy DTNB reagens (0,1 mL) hozzáadásával pufferhez (3 mL), és mérje meg az abszorbanciát.
- Számítsa ki a szulfhidrilcsoportok koncentrációját a következő egyenlet segítségével; [SH] = [A410(minta)-A410(referencia)]/13650.
Hivatkozások
Hivatkozások
Az olvasás folytatásához jelentkezzen be vagy hozzon létre egy felhasználói fiókot.
Még nem rendelkezik fiókkal?