Fmoc gyanta hasítás és védtelenítés
Tartalomjegyzék
Bevezetés
A védett peptid sikeres szintézise után azzal a nehéz feladattal szembesülünk, hogy egyszerre kell leválasztani a peptidet a gyanta hordozóról és eltávolítani az aminosavmaradékok összes oldalláncvédő csoportját, hogy a kívánt peptidet kapjuk. Az Fmoc SPPS-ben ezt a lépést általában a peptidil-gyanta TFA-val történő kezelésével végzik. E folyamat során a gyantán lévő védőcsoportokból és a fogantyúkból nagy reakcióképességű kationos speciesek keletkeznek, amelyek, ha nem kerülnek csapdába, reakcióba léphetnek a nukleofil funkciós csoportokat tartalmazó maradékokkal, és így módosíthatják azokat: Trp, Met, Tyr és Cys. Ennek megakadályozására a TFA-hoz különböző nukleofil reagenseket (ún. scavengert) adnak, hogy elnyomják ezeket az ionokat1, 2
Sok univerzális hasító keveréket javasoltak, amelyek közül a legnépszerűbb a K-reagens (TFA/víz/fenol/tioanizol/EDT [82.5:5:5:5:2.5])1. A védőcsoport- és linker-technológia fejlődése, különösen az Fmoc-Trp(Boc) és Fmoc-Arg(Pmc/Pbf) származékok bevezetése révén azonban az ilyen komplex, toxikus és rossz szagú reagenseket tartalmazó keverékekre már nincs szükség, kivéve kivételes eseteket.
A legtöbb probléma orvosolható a védett aminosav-származék és a gyanta megfelelő megválasztásával (1. táblázat). Ha ezeket az ajánlásokat követjük, a legtöbb szekvencia esetében elegendő a TFA/TIS/víz (95:2,5:2,5:2,5) használata. Természetesen vannak olyan szekvenciák, különösen azok, amelyek ciszteint és számos t-butil védett maradékot tartalmaznak, amelyeknél ez az elegy nem ad kielégítő eredményt; ezekben az esetekben EDT hozzáadása az elegyhez vagy K reagens használata ajánlott. Mindazonáltal, mint általános, nem szagtalan hasító koktél, ez a keverék figyelemre méltóan hatékonynak bizonyult.
Azok számára, akik nem kívánják alkalmazni az 1. táblázatban megadott ajánlásokat, az 1. ábra -ban látható folyamatábra segít a legmegfelelőbb keverék kiválasztásában.
Az N-terminális Fmoc-csoport eltávolítása
A peptidil-gyanta savas hasítása előtt az N-terminális Fmoc-csoportot piperidinnel el kell távolítani. Ellenőrizze a szintetizátor használati utasításában; sok szintetizátor automatikusan beprogramozza az N-terminális Fmoc-csoport eltávolítását a szintézis utolsó lépéseként.
A peptidgyanta előkészítése a hasításhoz
A peptidgyantát alaposan át kell mosni, különösen, ha DMF-et használunk a szintézis során, mivel az nem illékony, és a maradék bázikus DMF jelentős gátló hatással lehet a TFA-savbontásra. PEG és poliakrilamid alapú hordozók esetében kívánatos a mosás enyhén savas reagenssel, például ecetsavval, amely nem okozza a peptid felszabadulását, mivel ezek a gyantatípusok hajlamosak a DMF3-t megtartani. A hasítás előtt alapos mosást és szárítást kell végezni (1. módszer).
Megjegyzés: Az ecetsav nem használható a rendkívül savasan labilis Rink savas, TGT vagy 2-klórtritil gyanták mosásához.
1. módszer: A peptidgyanta előkészítése a hasításhoz
- Tegye a peptidgyantát egy szinterezett üvegtölcsérbe, és alkalmazzon némi szívást.
- Mossuk át DMF-fel, ecetsavval, majd DCM-mel többször. Mosson tovább MeOH-val (polisztirol) vagy éterrel (poliakrilamid), hogy a gyanta zsugorodjon.
- Vegye ki a peptidgyantát és szárítsa nagy vákuumban 4 órán át, vagy lehetőleg o/n, KOH felett.
TFA hasítás és védtelenítés
Az optimális hasítási feltételek nagymértékben függnek a jelen lévő egyes aminosavmaradványoktól, azok számától és sorrendjétől, az oldalláncvédő csoportoktól és a gyantához kapcsolt linker típusától.
A különböző peptidgyanták viselkedésének változékonysága miatt ajánlott a peptidgyanták előzetes, kisléptékű hasítását elvégezni 20-50 mg minta felhasználásával az optimális hasítási feltételek, például a peptidgyanta(k) kiválasztása és a reakció hossza meghatározásához.
Ez lehetővé teszi a hasítás mértékének (pl. adott esetben a linkerhez kötött referencia-aminosav mennyiségi elemzésével) és a nyers hasított peptid minőségének (HPLC és aminosavelemzéssel) meghatározását. A peptidek többségénél, amennyiben az 1. táblázatban megadott ajánlásokat követjük, a hasítás TFA/TIS/víz (95:2,5:2,5:2,5) használatával befolyásolható. Amennyiben problémák merülnek fel, a K-reagens használata vagy EDT hozzáadása a fenti keverékhez általában kielégítő megoldást jelent.
A Rink-amid gyanta esetében a fenil-benziléter kötés, amely a fogantyút a gyantához köti, savérzékeny és elszakadhat, különösen akkor, ha a hasadási reakció során a termék felszabadulása lassú, ami színes melléktermékeket eredményez, amelyek egyszerű mosással nem távolíthatók el könnyen a termékből. Ez elkerülhető a 3. módszer-ben vázolt 2 lépéses eljárással, vagy még jobban a szilán-leválasztók használatával. Ezekre a lépésekre nincs szükség a stabilabb módosított Rink-linkereket tartalmazó gyanták esetében, mint például a Rink Amide AM, Rink Amide MBHA gyanta és a NovaSyn® TGR gyanták.
A metionin, cisztein és triptofán rendkívül érzékenyek a hasítási folyamat során keletkező kationok alkilezésére. A triptofán, metionin vagy cisztein reakciója a t-butil kationokkal a termék peptidjének módosítását eredményezi; a linker kationnal való reakció a peptidnek a gyantához3 való visszafordíthatatlan visszakapcsolódását eredményezi. Metioninnal további reakció játszódhat le, amely homoszerint és a peptidlánc fragmentálódását eredményezi. Ha a hasítóelegyhez scavengert adunk, ezek a mellékreakciók nagymértékben elnyomhatók. Kivételt képez a triptofán szulfonálása az Mtr, Pmc és Pbf védett arginin-maradékok4 hasításakor keletkező termékek által. Szerencsére ez a mellékreakció kiküszöbölhető Fmoc-Trp(Boc)5-8 alkalmazásával. Ez a származék elnyomja a C-terminális Trp-maradékok újrakötődését is a gyantakötőnél keletkező kationhoz. A szulfonil alapú védőcsoportok a N-szulfonált Arg9 és O-szulfonált Ser és Thr10 kialakulásához is hozzájárultak.
A leggyakrabban használt szkviteltisztítószer az EDT. Nemcsak a t-butil-kationok számára rendkívül jó scavenger, hanem segíti a cisztein tritil védőcsoportjának eltávolítását, és különösen hatékony a triptofánmaradványok savakkal katalizált oxidációjának megakadályozásában.
A savakkal katalizált Met-oxidáció elnyomása elvégezhető az etil-metil-szulfid (EMS), EDT vagy tioanizol hozzáadásával a scavenger-keverékhez; bár a metionin-szulfoxid képződése minimalizálható, ha a hasítási reakciót nitrogén alatt végezzük, biztosítjuk, hogy csak peroxidmentes étert használjunk a termék kicsapásához, és hogy minden oldószert alaposan gáztalanítsunk a használat előtt. A tioanizolról is ismert, hogy TFA-ban gyorsítja az Arg(Mtr/Pmc/Pbf) eltávolítását; azonban tanácsos óvatosan eljárni e reagens használatakor, mivel vannak arra utaló jelek, hogy a Cys-maradványok11 Acm, tButhio vagy tBu védőcsoportjainak részleges eltávolítását okozhatja.
1. ábra: Folyamatábra az Fmoc SPPS hasító koktél kiválasztásához
A fenolról úgy gondolják, hogy némi védelmet nyújt a Tyr- és Trp-maradékoknak1. A trialkilszilánok, mint például a TIS és a TES, bizonyítottan hatékony, nem szagos helyettesítői az EDT12-nak, különösen Arg(Pmc) és Trp(Boc)5, 8 tartalmú peptidek esetében. Ezek a reagensek nagyon hatékonyak a Trt 12, Tmob13, és a Rink-amid linker hasításakor felszabaduló, erősen stabilizált kationok kioltásában is, ezért használatuk erősen ajánlott, ha ezek a részek jelen vannak.
Ha egy peptidben több, kevésbé sav-labilis védőcsoport is jelen van, vagy a peptid hosszú, és ezért számos védőcsoportot tartalmaz, a hasítási időt általában jelentősen meg kell hosszabbítani. Az Mtr-csoport kevésbé sav-labilis, mint a PMC- vagy Pbf-csoportok, és teljes eltávolítása akár 24 órát is igénybe vehet. Ilyen esetekben, amikor a Trp több Mtr védőcsoporttal van jelen, rendkívül hasznos, ha a hasítási feltételeket optimalizálni tudjuk a védőcsoport eltávolításának HPLC-vel történő nyomon követésével. Kompromisszumot kell kötni a részben triptofán-módosított peptid és az Arg(Mtr) nem teljes védővédelme között. Ezért a Trp-t tartalmazó peptidek esetében erősen ajánlott a Trp(Boc)-származékok használata a triptofán oldallánc módosításának elkerülése érdekében.
Hosszú peptidek esetében szükség lehet hosszabb hasítási idő alkalmazására az összes oldallánc-védelem teljes eltávolításához. Ha 6 óra alatt nem sikerül a teljes védelmet eltávolítani, a peptidet éterrel kell kicsapni, és a hasítást friss reagensekkel meg kell ismételni. Az optimális hasítási mód megtalálása érdekében próbahasításokat kell végezni. A hosszú peptidek szintézisénél gyakran figyelmen kívül hagyják a sikertelenség okaként a nem teljes oldallánc-mentesítést.
Problémákat figyeltek meg a N végi Asn(Trt) maradékok lassú védtelenítésével kapcsolatban. Ezek könnyen kiküszöbölhetők a hasítási idő 4 órára való meghosszabbításával vagy Asn(Trt) helyett Asn(Dmcp) használatával.
2. módszer: Általános TFA hasítás
FIGYELEM: A TFA rendkívül maró folyadék; nagy körültekintéssel kell eljárni a reagens használata során. A megfelelő szemvédelem, a laboratóriumi köpeny és a kesztyű használata kötelező. Tartsa be a helyi, állami/tartományi és szövetségi biztonsági előírásokat. Használja hatékony füstelvezetőben.
- Tegye a száraz gyantát egy lombikba, és adjon hozzá megfelelő fosztóanyagokat tartalmazó TFA-oldatot (10-25 ml/g gyanta, 1. ábra). MEGJEGYZÉS: számítást kell végezni annak biztosítására, hogy a peptid minőségéhez és a jelen lévő védőcsoportokhoz elegendő scavenger legyen jelen. Zárjuk le a lombikot, és hagyjuk állni rt-nél, időnként megkeverjük. A reakcióidő a szekvenciától függ (lásd alább "A hasítási reakció nyomon követése").
- A gyantát csökkentett nyomáson történő szűréssel távolítsa el. Mossuk ki a gyantát kétszer TFA-val. Egyesítsük a szűrleteket, és adjunk hozzá (cseppenként) 8-10-szeres térfogatú hideg étert. Néha a TFA nagy részét el kell párologtatni a nyers peptid jó kicsapódásának eléréséhez. Az éter jéggel lehűthető a kicsapódás további elősegítése érdekében.
- Iszolváljuk a peptidet a 17. módszerben leírtak szerint.
3. módszer: Kétlépcsős eljárás a Rink-amidgyanta leválasztására/mentesítésére
- A gyantát 10%-os TFA-ban DCM-ben feliszapoljuk, és finom szinterrel üveg tölcsérbe öntjük.
- Hagyjuk, hogy az oldószer lassan átszivárogjon a gyantaágyon. Mossuk a gyantát 5%-os TFA-val, hagyjuk, hogy lassan áthaladjon a gyantaágyon. A leválás savakkal katalizált egyensúly, ezért fontos, hogy a levált peptidet folyamatosan távolítsuk el ezzel az áramlási módszerrel. Ha a reakciót lombikban végezzük, nem érjük el a teljes leválasztást. A hozam javítható 1-5% TIS hozzáadásával a hasítóelegyhez.
- A felesleges TFA/DCM-t csökkentett nyomáson távolítsuk el, és az aminosav-összetételnek megfelelően 95%-os TFA-val plusz scavengensekkel fejezzük be a leválasztást (lásd 1. ábra).
- Adjunk hozzá TMSBr-t (1.32 ml) az EDT (0,50 ml), az m-krezol (0,1 ml) és a tioanizol (1,17 ml) 0°C-ra lehűtött TFA (7,5 ml) oldatához. Adjuk hozzá a peptidgyantát (200 mg), és hagyjuk az elegyet 15 percig állni N2 takaró alatt 0°C-on.
- A gyantát csökkentett nyomáson történő szűréssel távolítsuk el. Mossuk ki a gyantát kétszer tiszta TFA-val. Egyesítsük a szűrleteket, és adjunk hozzá (cseppenként) 8-10-szeres térfogatú hideg étert. Néha a TFA nagy részét el kell párologtatni a nyers peptid jó kicsapódásának eléréséhez. Az éter jéggel lehűthető, hogy tovább segítse a kicsapódást.
- A peptidet a 17. módszerben leírtak szerint izoláljuk.
- A száraz gyantát (1 g) egy lezárható szinterezett üvegtölcsérben DCM-mel előáztatjuk, és a felesleges DCM-et eltávolítjuk.
- Adjunk 1%-os TFA-t száraz DCM-ben (10 ml), zárjuk le a tölcsért, és rázzuk 2 percig. Szűrjük az oldatot nitrogénnyomás alkalmazásával egy lombikba, amely 10% piridin metanolban (2 ml) tartalmaz.
- Ismételjük meg a 2. lépést legfeljebb 10-szer, mossuk ki a maradék védett peptidet a gyantából 3 x 30 ml DCM-mel, 3 x 30 ml MeOH-val, 2 x 30 ml DCM-mel, 3 x 30 ml MeOH-val, és ellenőrizzük a szűrleteket TLC-vel vagy HPLC-vel.
- A terméket tartalmazó szűrleteket egyesítsük, és csökkentett nyomáson pároljuk be a térfogat 5%-áig. Adjunk vizet (40 ml) a maradékhoz és hűtsük le az elegyet jéggel, hogy elősegítsük a termék kicsapódását.
- Iszoláljuk a terméket szinterezett üvegtölcséren keresztül történő szűréssel. Mossuk a terméket háromszor friss vízzel. Szárítsuk a mintát exszikkátorban vákuumban KOH felett, majd P2O5 felett.
A hasítási reakció ellenőrzése
Az Mtr-védett arginin jelenléte a peptidben elhúzódó reakcióidőt tesz szükségessé, amely a használt scavengerek megválasztásától függően 3 és 6 óra között változik (1. ábra). Több argininmaradék esetén a reakcióidő akár 24 órára is meghosszabbítható. Ilyen esetekben rendkívül hasznos, ha a hasítási körülményeket optimalizálni tudjuk e védőcsoport eltávolításának HPLC-vel történő nyomon követésével.
Általános protokollok erős savak felhasználásával
A TFA alternatívájaként a kevésbé sav-labilis oldalláncvédő csoportok, mint például Arg(Mtr/Pmc/Pbf), Asn(Mbh) és Gln(Mbh) gyors leválasztásához a megfelelő scavengersavakkal erősebb savak is használhatók, mellékhatásokról nem kell beszámolni.
Hármas metil-szililil-bromiddal14
A több Arg(Mtr)-maradékot tartalmazó peptidek teljes védtelenítéséhez gyakran szükséges hosszú hasítási idő a termék minőségének súlyos romlásához vezethet. Különösen a triptofántartalmú peptidek hosszan tartó TFA-ban történő EDT-expozíciója vezethet a triptofán-maradékok ditioketál-képződés miatti módosításához. A trimetilszililil-bromiddal (TMSBr) történő hasítás kiküszöböli ezeket a problémákat, mivel ez a reagens 15 perc alatt akár 4 Arg(Mtr)-maradványt is tisztán leválaszt. Továbbá, ez a módszer teljesen elnyomja a szulfonálási melléktermékek képződését, még akkor is, ha nem védett triptofánt használunk15.
MEGJEGYZÉS: Esetenként a peptid további kezelése ammónium-fluoriddal szükséges az esetlegesen bekövetkezett szilezés visszafordításához.
Hasítás nagyon savérzékeny gyantákból
A Rink savas gyanta16, 2-klórtritil17, HMPB, HMPB, HMPB és a Rink savas gyanta16.sup>18, NovaSyn TGT19, és Sieber-gyanták20 nagyon savérzékeny linkereket tartalmaznak, és alkalmasak védett peptidek szintézisére.
HMPB gyanták &; Sieber amidgyanták
A HMPB linkerből21 és a Sieber amidgyantából20 védett amidok állíthatók elő. A gondos kísérletezés azonban elengedhetetlen, ha el akarjuk kerülni az oldalláncvédő csoportok idő előtti elvesztését. A peptidilgyanta 1%-os TFA diklórmetánban oldott oldatával történő ismételt kezelése minimális reakcióidővel együtt a legjobb eredményt adja.
A hasítást lehetőleg lezárható szinterezett üvegtölcsérben kell végezni, hogy megakadályozzuk a nagy illékonyságú DCM elpárolgását, és a szűrést vákuum helyett nitrogénnyomás alkalmazásával kell elvégezni.
Ha a peptid Met-et vagy Trp-t tartalmaz, a hasítóelegyhez 1% EDT-t kell adni a peptid újbóli megkötésének megakadályozása érdekében. Ha a peptid C-terminális Trp-maradékot tartalmaz, erősen ajánlott a Trp(Boc) használata21.
Ezzel a tételes eljárással a saverősség lépésről lépésre nő, amit a jelen lévő TFA-puffercsoportok mennyisége határoz meg. A maximális peptidkoncentráció az első vagy a későbbi mosások egyikében lehet, az amidkötések és más jelenlévő funkciós csoportok pufferkapacitásától függően. A t-butil típusú oldalláncvédő csoportok, valamint a Trt (Asn-en és Gln-en) teljesen érintetlenek maradnak a folyamat során21.
5. módszer: Hasítás híg TFA-val
2-klórtritil, NovaSyn® TGT, és NovaPEG Trt gyanták
2-klórtritil17, NovaSyn® TGT19 és NovaPEG Trt gyanták a fent leírtak szerint 1%-os TFA-val, vagy enyhébb körülmények között AcOH-val vagy TFE 22 -val hasíthatók védett peptidek előállítása érdekében. A védett peptidek előállítása során a hisztidin bevezetéséhez különösen ajánlott az Fmoc-His(Clt)-OH használata. Ez segít elkerülni a hisztidin részleges oldallánc-mentesítését, ami His(Trt) használata esetén előfordulhat.
6. módszer: Hasítás TFE/DCM-mel
1. Kezeljük a peptidil-gyantát rt-en TFE/DCM-mel (2:8) 3 x1 órán keresztül.
2. A megfelelő idő elteltével szűréssel távolítsuk el a gyantát, mossuk át 3-szor hasító keverékkel.
3. Pároljuk az oldatot szárazra, és a védett peptidet éterrel csapassuk ki.
A levált, teljesen védett peptid nagyon hidrofób lesz, és lehet, hogy DMF, DMSO segítségével tovább kell extrahálni a gyantából. A hasítás teljességét a szűrletek TLC-jával ellenőrizhetjük. Tisztítsuk alacsony nyomású kromatográfiával szilikagélen, HPLC-vel fenilszilikán vagy átkristályosítással.
HMBA és oxim linkerrel kötött peptidek
A peptid-karboxamidok szintézisénél a HMBA linkert nagyrészt felváltották a Rink-amid típusúak. Mindazonáltal ez a linker még mindig az egyik legrugalmasabb a peptid-gyanta linkerek közül. A peptidek számos különböző nukleofillal szabadíthatók fel a linkerből, így a C-terminálison különböző funkciós csoportokkal rendelkező peptidek keletkeznek3, 22 -25 (2. táblázat). Ezek a protokollok a Boc SPPS-ben használt oximlinkerrel is kompatibilisek.
Módszer 7: Metanolos ammóniás hasítás peptidamidok3, 23
- Tegyük a száraz gyantát egy lombikba, és adjunk hozzá 95%-os vizes TFA-t (20 ml/g). Zárjuk le a lombikot, és hagyjuk állni rt-n 1 órán át, időnként kevergetve.
- A gyantát csökkentett nyomáson történő szűréssel izoláljuk, és mossuk TFA-val. Dobjuk el a szűrletet. Mossuk a gyantát DCM-mel, 10% DIPEA-t DCM-ben, DCM-mel. Szárítsuk a gyantát vákuumban P2O5 o/n felett.
- Tegyük a szárított gyantát egy tiszta, száraz nyomástartó edénybe és a gyanta megduzzadásához elegendő DMF-be, majd 0°C-on ammóniával telített száraz metanol oldatába (20 ml/g).
- Zárjuk le a lombikot és hagyjuk rt-re melegedni. Hagyjuk állni 18 órán át, majd ismét hűtsük le a lombikot 0°C-ra. Óvatosan nyissa fel a lehűtött edényt, és szűrje a gyantát egy szinterezett üvegtölcséren keresztül.
- Mossa a gyantát először metanollal, majd TFA-val egy külön lombikba, hogy eltávolítsa a metanolban nem oldódó peptidet.
- A szűrleteket külön-külön párolja szárazra egy rotációs elpárologtatón. A peptidet éterrel kicsapjuk és szűréssel izoláljuk.
MEGJEGYZÉS: Ha a peptidgyantát nem szárítjuk meg alaposan ezt a hasítási eljárást megelőzően, melléktermékként peptidsav keletkezhet.
8. módszer: Hidrazinnal történő hasítás a C-terminális hidrazid24
Ha szükséges, az oldalláncvédő csoportokat először a 7. módszer, 1. 2. lépései szerint kell eltávolítani.
- Suszpendáljuk a peptidgyantát DMF-ben, és adjunk hozzá 5%-os hidrazin-hidrát DMF-ben oldott oldatát (20 ml/g). Hagyjuk állni 1 órán át rt-nél.
- Szűrjük a gyantát egy szinterezett üvegtölcséren keresztül, és mossuk a gyantát először DMF-fel, majd TFA-val egy külön lombikba, hogy eltávolítsuk a DMF-ben nem oldódó peptidet.
- A szűrleteket külön-külön pároljuk el szárazra rotációs elpárologtatón. A peptidet éterrel kicsapjuk és szűréssel izoláljuk.
9. módszer: Lúggal történő hasítás a szabad sav3
Az oldalláncvédő csoportokat először a 7. módszer 1. & 2. lépésekkel kell eltávolítani.
- A gyantát dioxánban előáztassuk.
- 0,1 M NaOH/ dioxán (1:3, 20 ml/g) 0 °C-ra hűtjük jég/vízfürdőben. Adjuk hozzá a peptidgyantát, és hagyjuk állni 15 percig rt-nél.
- Szűrjük a gyantát egy szinterezett üvegtölcsér segítségével egy 0,1 M HCl-t (5 ml/g) tartalmazó lombikba. Ezt a lombikot jégfürdőben kell lehűteni, hogy megakadályozzuk a felmelegedést, ahogy a bázisoldat semlegesül.
- Mossuk le a gyantát vízzel, és állítsuk be a szűrlet pH-ját 7,0-ra. Liofilizálja a szűrletet, és gélszűréssel távolítsa el a nátrium-kloridot.
Az oldalláncvédő csoportokat először a 7. módszer 1. és 2. lépésével kell eltávolítani.
- Tegyük a gyantát egy tiszta lombikba, és adjunk hozzá annyi DMF-et, hogy a gyanta megduzzadjon. Hasítsuk o/n DIPEA/MeOH/DMF-fel (1:5:5, 50 ml/g).
- Mossuk a gyantát először MeOH/DMF-fel, majd TFA-val egy külön lombikba a metanolban nem oldódó peptid eltávolítása érdekében.
- A szűrleteket külön-külön pároljuk el szárazra rotációs elpárologtatón. A peptidet éterrel kicsapjuk és szűréssel izoláljuk.
Ha a hozam alacsony, ismételjük meg a reakciót friss reagensekkel 50°C-on.
11. módszer: Borohidriddel történő hasítás a peptidalkohol25
Ez a módszer csak TG és PEGA típusú gyantákra alkalmazható.
Az oldalláncvédő csoportokat először a 7. módszer 1. & 2. lépéseivel kell eltávolítani.
- A peptidil-gyantát (1,0 g) 50%-os vizes EtOH-val kezeljük, és hagyjuk lecsöpögni. Adjunk hozzá NaBH4 (126 mg) 3 ml 50%-os aq. EtOH-ban, és óvatosan keverjük 4 órán át.
- A gyantát szűréssel távolítsuk el, és mossuk 50%-os aq. EtOH-val (40 ml), hogy a peptid pH~9-es oldatát kapjuk.
A peptid HMBA-származékkal leválasztása előtt fontos, hogy az oldalláncvédő csoportokat eltávolítsuk, különösen, ha a peptid Asp-ot vagy Glu-t tartalmaz. Ezt a peptidgyanta 95%-os aq. TFA-val történő kezelésével érhetjük el. Ha a peptid Arg(Mtr)-t tartalmaz, az Arg-maradékot a peptidnek a gyantáról való leválasztása után, egy további lépésben, K reagenssel történő kezeléssel a legjobb leválasztani.
A szulfamylbutyryl gyanták által kötött peptidek, tioészterek előállításához
Egy peptidfragmentum kiszorítását alkilezett szulfamilbutiril-gyantából származó tiollal először Pessi és munkatársai26 majd később mások27 - 29 írták le (2. ábra). A láncolat összeállítását követően a gyantát a szulfonamid nitrogénjének alkilezésével, szokásos jodoacetonitrillel vagy TMS-CHN2-val történő kezeléssel aktiválják. A jodoacetonitrillel történő aktiválás egy reaktívabb köztes terméket eredményez, míg a TMS-CHN2 esetében a tényleges aktiválási folyamat hatékonyabb. Az aktiválási módszereket a hivatkozásban 30 tekintettük át. Az így kapott N-alkil-N-acilszulfonamidot ezután vagy benzilmerkaptánnal26 vagy etil-merkaptopropionáttal/tiofenollal27 történő kezeléssel hasítjuk. A TMS-CHN2 -vel történő aktiválás és az etil-merkaptopropionát/tiofenollal történő kiszorítás kombinációja azonban optimálisnak tűnik
(12. módszer). Kimutatták, hogy a 2M LiBr THF-ben, mint hasító oldószer használata jelentősen jobb peptid-tioészter31hozamot eredményez.
A kapott védett peptid-tioésztert ezután TFA-val és a megfelelő scavengersekkel kezeljük, hogy a védtelenített peptidet kapjuk, amely készen áll a ligáláshoz.
2. ábra:Tioészterek szintézise szulfamil-butiril-gyanták felhasználásával
Method12: Tioészter-ligálás szulfamilgyantákkal
Acylszulfamilgyanták aktiválása
- A gyantát előáztatjuk (0.1 mmol) száraz THF-ben egy 20 mm-es polietilén szűrővel ellátott 10 ml-es polipropilén fecskendőben.
- Adjunk hozzá 5 ml 1 M TMS-CHN2 -t száraz hexánban/THF-ben (1:1). Zárjuk le a fecskendőt.
- 2 órán át óvatosan keverjük. Mossuk ki a gyantát THF-fel és azonnal használjuk fel, vagy mossuk ki THF-fel, majd DCM-mel és szárítsuk vákuumban.
Tioészterbontás
- A metilált gyantát DMF-ben 1 órán át előáztassuk a felhasználás előtt.
- Adjunk hozzá etil-3-merkaptopropionátot (50 ekv.) és nátrium-tiofenoxidot (0,5 ekv.), zárjuk le a fecskendőt és keverjük óvatosan az elegyet 24 órán keresztül.
- A gyantát szűréssel távolítsuk el és mossuk ki háromszor DMF-fel.
- Egyeztessük a szűrleteket, és pároljuk szárazra rotációs elpárologtatón. A terméket éterrel trituráljuk.
- A maradékot kezeljük TFA/víz/TIS/fenol (88:5:2:5) oldattal 2 órán keresztül rt-nél.
- Adjuk a hasítóoldatot cseppenként 10 térfogatnyi éterhez, és szűréssel vagy centrifugálással izoláljuk a terméket a szokásos módszerekkel. Tisztítsuk meg a terméket RP-HPLC-vel.
A nem védett peptidfragmentumok ligálása
- Oldjuk fel a peptid-tioésztert (1 ekv.) és az N-terminális-Cys peptidet (1 ekv.) egy csavaros kupakos csőben, amely gázmentesített 0,1 M nátrium-foszfát puffert tartalmaz, pH 7,8. Ha szükséges, az oldat tartalmazhat guanidin-hidrokloridot is (legfeljebb 6 M) a peptidkomponensek oldódásának elősegítésére. A peptidek végső koncentrációja 2-5 mM legyen.
- Adjunk hozzá tiofenolt (a teljes oldat térfogatszázalékát), öblítsük át nitrogénnel, zárjuk vissza a csövet, és keverjük az elegyet erőteljesen. A reakció előrehaladását HPLC-vel lehet nyomon követni. A reakció jellemzően 5-16 óra alatt befejeződik.
- A reakciót TFA-val (0,1 térfogatszázalékos oldattal) savasítsuk meg, liofilizáljuk és tisztítsuk a szokásos eljárásokkal.
A hidrazinbenzoilgyanták által kötött peptidek
Az arilhidrazinek oxidációjával előállított aril-diazolok enyhe körülmények között könnyen bomlanak aréneket és nitrogént32 adva. Ezt a folyamatot Millington, et al használta ki.33 alapjául egy újszerű biztonságot adó linker, N-Fmoc-4-hidrazinobenzoesav (3. ábra), amelyet a NovaGel™ gyantához kötve szállítanak.
13. módszer: Hidrazinbenzoil-gyanták oxidatív hasítása
Az amidok előállításához Cu(II)-oxidációval.33
- Suszpendáljuk a gyantát tiszta aminban
- Adjunk hozzá Cu(OAc)2 (0.5 ekv.), és 4 órán keresztül erőteljesen buborékos levegővel átfújjuk a gyantát.
- A gyantát szűréssel eltávolítjuk és DCM-mel átmossuk.
- A kombinált szerves szűrleteket szárazra pároljuk. Oldjuk fel újra DCM-ben és mossuk 1 M KHSO4, vízzel és sat. NaCl.
- A szerves réteget Na2SO4 fölött szárítsuk meg és pároljuk be szárazra.
Az NBS34
- A gyantát száraz DCM-ben szuszpendáljuk
- Adjunk hozzá NBS-t (2 ekv.) és száraz piridint (2 ekv.). Óvatosan keverjük 5 percig.
- Szűréssel távolítsuk el a gyantát, és mossuk ki száraz DCM-mel és száraz THF-fel.
- Rezuszpendáljuk a gyantát száraz DCM-ben, és adjunk hozzá alkoholt vagy amint (5 ekv.) és óvatosan keverjük 4 órán át.
- A gyantát szűréssel távolítsuk el és mossuk át DCM-mel.
- A kombinált szűrleteket pároljuk szárazra.
3. ábra:Az Fmoc-4-hidrazinobenzoil-gyanták alkalmazásai.
Az Fmoc-csoport eltávolítása után a gyantához kötött hidrazinocsoport könnyen acilezhető a szokásos kapcsolási módszerekkel. A hordozó stabil a piperidinnel és a TFA-val szemben, ami megkönnyíti mind a védett, mind a nem védett peptidfragmentumok szintézisét.
A hasadás enyhe oxidatív körülmények között, levegővel és megfelelő nukleofillal történő kezeléssel, réz(II)-acetát és piridin (vagy DBU) jelenlétében végezhető, így számos karboximódosítást, például savakat, észtereket és amidokat tartalmazó termékeket kapunk. Azokban az esetekben, amikor a nukleofil komponens rosszul szolválja a gyantát, a reakcióelegybe társoldószert, például THF-et vagy DMF-et kell bevinni.
Alternatívaként a reakció két lépésben is elvégezhető, először a diazolt NBS-szel történő oxidációval előállítva, majd a felesleges oxidálószer eltávolítása után nukleofillel történő hasítással. Ennek a módszernek az az előnye, hogy elkerülhető a termék rézszennyezése. Az elsődleges és másodlagos alkoholok észtereinek szintézisénél Peters & Waldmann34 az NBS aktiválással a legnagyobb hozamot találta. Camarero és munkatársai szintén ezt a módszert alkalmazták peptid p-nitroanilidek35 és peptid tioészterek 36 előállítására p-nitroanilin és aminosav tioészterek nukleofilként történő alkalmazásával.
Ezt a gyantát ciklikus peptidek előállítására is használták egy ciklikus hasítási stratégián keresztül, amely a N-végső aminocsoport intramolekuláris támadását jelenti a diazol37on.
Az Fmoc-hidrazinobenzoilgyanták alkalmazását nemrégiben áttekintették.38
Dbz-gyantához kötött peptidek
A Dbz gyanták kényelmes megközelítést biztosítanak a peptid-tioészterek és tioészter-szurrogátok Fmoc SPPS39, 40 (lásd 4. ábra).
A hasítás előtt a Dbz-részt aktivált Nbz-vé kell alakítani a 14. módszer szerint. A reakció általában mennyiségi. A nagy terhelésű gyantáknál, mint például a Dawson Dbz AM gyantáknál a Dbz-részek némi keresztkötése előfordulhat. Tapasztalataink szerint sokkal tisztább eredményeket kapunk alacsony töltésű gyantákkal, mint például a Dawson Dbz NovaSyn® TGR gyantával. Az Nbz gyanta TFA-val történő kezelése felszabadítja a teljesen védtelenített peptid-Nbz-t, amely közvetlenül felhasználható az NCL reakcióban. Az Nbz peptidet regioizomerek keverékeként kapjuk.
4. ábra:Peptid-tioészterek szintézise Dbz-gyanták felhasználásával.
Módszer 14: Tioészter-ligálás Dawson Dbz AM gyantával
Szintézis & Aktiválás
- A peptidláncot HBTU/HOBt/DIPEA aktiválással hosszabbítsuk meg, kivéve a Gly-t, amelyet Fmoc-Gly-OPfp/HOBt segítségével kell bevezetni. Az N-terminális maradékot Boc-aminosavval kell bevezetni. Mossuk a gyantát DMF-fel és DCM-mel.
- Adjunk hozzá p-nitrofenil-kloroformiátot (0,5 mmol) DCM-ben, és hagyjuk gyengén keverni N2 alatt 1 órán át. Mossuk a gyantát DCM-mel, majd adjunk hozzá 0,5 M DIPEA-t DMF-ben (10 ml), és hagyjuk 30 percig. Mossuk a gyantát DMF-fel és DCM-mel.
- A peptidet TFA/víz/TIS 95:2,5:2,5:2,5-tel 3 órán át.
A nem védett peptidfragmentumok ligálása
- A tisztított peptid-Nbz-t (1 ekv.) és az N-terminális-Cys peptidet (1,5 ekv.) egy csavaros kupakkal lezárt csőben, amely gázmentesített ligációs puffert (0,2 M foszfátpuffer, 6 M guanidin-hidroklorid, 0,2 M 4-merkaptofenil-ecetsav, 0,02 M TCEP, pH 7,0) tartalmaz. A peptidek végső koncentrációjának körülbelül 2 mM-nak kell lennie.
- A reakció előrehaladását HPLC-vel ellenőrizze.
- A reakciót TFA-val savasítsa (0,1 térfogatszázalékos oldattal), liofilizálja és tisztítsa a szokásos eljárásokkal.
Peptidaldehidek
Elkészítésükhöz három alapvető megközelítés létezik: Először is, egy megfelelő peptidalkohol41 oxidációja; másodszor, egy peptidkarbonsav-származék, például Weinreb-észter42, 43 redukciója.(lásd Módszer 15); végül, lépésenkénti vagy töredékszintézis egy maszkolt, előre kialakított aldehid44 felhasználásával (lásd Módszer 16).
Weinreb-gyantához kötött peptidek
A N-metoxi-N- metoxi-N- redukciójametilamidok (Weinreb-amidok) LiAlH4 vagy DIBAL segítségével történő redukciója jól bevált stratégia peptid- és a-amino-aldehidek42 előállítására. Fehrentz és munkatársai43 ezt a módszert adaptálták az SPOS-ban való felhasználásra, azzal az egyszerű eszközzel, hogy a Weinreb-amid N-metilcsoportját egy olyan linkerrel helyettesítik, amely lehetővé teszi a metoxiamin szilárd hordozóhoz való kötését.
A gyantához kötött másodlagos amin akadályozott jellege miatt HOAt/DIPCDI vagy HATU/DIPEA-t kell használni az első maradék hozzáadásához (4. módszer). Az így kapott hordozó stabil az Fmoc és Boc SPPS feltételeivel szemben. LiAlH4-val történő redukció után Fehrentz, et al. arról számolt be, hogy 30-40%-os hozamú peptidaldehideket kapunk.
Módszer 15: Weinreb-amidok reduktív hasítása
A bizonyos aminosav-oldallánc-funkcionalitásokkal való oldalreakciók elkerülése érdekében általában célszerű minden védőcsoportot a helyén hagyni; ez alól kivételt képez, ha a peptid Asp-ot és Glu-t tartalmaz, mivel még e maradékok t-Bu észtereit is redukálja a LiAlH4. Peptidek esetén a N-terminális aminocsoportot Boc-csoporttal kell blokkolni; az Fmoc-csoport nem stabil ilyen körülmények között.
- A gyantát (0,1 mmol) használat előtt 1 órán keresztül száraz THF-ben előkeverjük mágneses keverővel ellátott kerekfenekű lombikban.
- Öblítsük át a lombikot argonnal, majd zárjuk le és tegyük jégfürdőbe.
- Adjunk hozzá 1 M LiAlH4-t THF-ben (0,5 ml, 0,5 mmola) egy fecskendő segítségével. Keverjük óvatosan 40 percig.
- Hígítsuk az elegyet THF-fel és adjunk hozzá telített KHSO4 (0,5 ml) és K, Na-tartarátot (0,3 ml). Óvatosan keverjük az elegyet 30 percig és hagyjuk, hogy felmelegedjen rt-re.
- A gyantát szűréssel távolítsuk el és mossuk ki DCM-mel.
- Az egyesített szerves szűrleteket szárítsuk vízmentes MgSO4-val és pároljuk szárazra.
aHosszú peptidek esetén a LiAlH4 mennyiségét esetleg növelni kell; fordítva, kis szerves molekulák esetén ez a mennyiség jelentősen csökkenthető.
Módszer 16: A H-Thr-Gly-NovaSyn® TG gyantából történő hasítás
A gyantából történő hasítás és az oldallánc-mentesítés két lépésben történik.
- Az oldalláncvédő csoportokat vízmentes TFA-val távolítsuk el.
- A peptidaldehidet AcOH/víz/DCM/MeOH (10:5:63:21) (3 x 30 perc) segítségével szabadítsuk ki a gyantából.
A Novabiochem® termékcsalád jelenleg Arg, Asp, Leu, Phe és Val aldehidekkel előretöltött H-Thr-Gly-NovaSyn® TG gyantát kínál.
A hasítás utáni feldolgozás
NEM szabad kidobni a gyantatartót vagy az étert, amíg a peptidanalízis be nem fejeződött. Mindkettő tárolható nitrogén vagy argon alatt 4°C-on az oxidáció megakadályozása érdekében.
Éteres kicsapás
A legtöbb hasítási protokoll a nyers hasított peptid hideg etil-éterrel történő kicsapását foglalja magában. Az alábbiakban a hasítás utáni feldolgozás általános eljárásait ismertetjük.
Módszer 17: Hasítás utáni feldolgozás
A peptidek izolálása és feldolgozása történhet kicsapással (1) vagy centrifugálással (2). Vízben oldódó peptidek esetén a 3-6. lépésben leírt módszer alkalmazható.
- Kicsapatás: A kicsapott peptidet szűrjük át keményített szűrőpapíron Hirsch-tölcsérben, enyhe vákuumban. A csapadékot mossuk tovább hideg éterrel, oldjuk fel a peptidet megfelelő vizes pufferben és liofilizáljuk.
- Centrifugálás: Adjunk a maradékhoz kis mennyiségű t-butil-metil-étert, és alaposan csavarjuk, amíg szabad szuszpenziót nem kapunk. Vigye át a szuszpenziót egy tiszta centrifugacsőbe, zárja le, és centrifugálja. Elengedhetetlen, hogy ehhez az eljáráshoz szikramentes centrifugát használjunk. Óvatosan dekantáljuk ki az étert a csőből. Szükség szerint ismételje meg az éteres mosást. Oldja fel a visszamaradt szilárd anyagot megfelelő vizes pufferben, és liofilizálja.
- Vízben oldódó peptidek: A kicsapást követően adjunk vizet a maradékhoz, és tegyük át az elegyet egy elválasztó tölcsérbe. Az oldódás elősegítéséhez szükség lehet egy kevés AcOH-ra.
- Rázza fel jól a dugós tölcsért. Engedje el a dugót, és hagyja, hogy a két réteg állva elváljon egymástól. Izolálja az alsó (vizes) réteget.
- Adjon még vizet a tölcsérbe, és ismételje meg a 4. lépést háromszor. Vegyük ki a felső (éteres) réteget, és tároljuk egy tiszta lombikban. Az egyesített vizes kivonatokat tegyük vissza az elválasztó tölcsérbe.
- Adjunk hozzá kis mennyiségű friss dietil-étert, és ismételjük meg a 4. lépést két vagy három alkalommal, minden alkalommal eltávolítva az éteres réteget és visszatéve a vizes réteget az elválasztó tölcsérbe. A vizes réteget gyűjtsük össze egy tiszta lombikban, és liofilizáljuk.
A fent leírt módszerekben a peptid hozama gyakran növelhető, ha a TFA-t először egy (CO2/aceton hidegujjal, olajpumpával és savcsapdával felszerelt) rotációs elpárologtatóval távolítjuk el az éteres kicsapási lépés előtt. A legtöbb esetben az éter hozzáadása után a peptid a reakciós lombik oldalához tapad, lehetővé téve, hogy a fosztók gyorsan és könnyen eltávolíthatók legyenek ismételt éteres mosással. Megjegyzés: a TFMSA-t és HBF4-t tartalmazó hasítóelegyeket nem szabad szárazra párolni.
Mivel az alacsony-magas HF hasítási módszerrel előállított peptidek tartalmazhatnak vízben oldódó szulfoniumszármazékokat, célszerű ezeket közvetlenül a liofilizálás előtt eltávolítani, mivel semleges vagy enyhén bázikus körülmények között a metionin- és ciszteinmaradványok alkilálódását okozhatják.
Hivatkozások
Az olvasás folytatásához jelentkezzen be vagy hozzon létre egy felhasználói fiókot.
Még nem rendelkezik fiókkal?