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通過(guò)微波增強(qiáng)的多肽固相合成自動(dòng)合成首尾相連的環(huán)肽
檢測(cè)樣品:環(huán)肽
檢測(cè)項(xiàng)目:環(huán)肽合成
方案概述:使用LibertyBlue?和LibertyPRIME?多肽合成儀可以快速、高純度進(jìn)行頭尾環(huán)化肽的全自動(dòng)合成。微波增強(qiáng)的多肽固相合成不僅有利于線性組裝,而且有利于隨后的環(huán)化步驟,在各種困難的生物學(xué)重要肽上實(shí)現(xiàn)了純度合成。
摘要
使用 Liberty Blue™ 和 Liberty PRIME™ 多肽合成儀可以快速、高純度進(jìn)行頭尾環(huán)化肽的全自動(dòng)合成。微波增強(qiáng)的多肽固相合成(SPPS)不僅有利于線性組裝,而且有利于隨后的環(huán)化步驟,在各種困難的生物學(xué)重要肽上實(shí)現(xiàn)了ji高的純度合成。Liberty PRIME 上使用的一鍋法 Fmoc SPPS 循環(huán)進(jìn)一步改善合成時(shí)間、減少浪費(fèi)。
表1 :全自動(dòng)合成首尾相連的環(huán)化肽
表2:Liberty Blue 和 Liberty PRIME 合成 Cyclorasin A1
引言
環(huán)肽能夠橋接小分子和抗體之間的化學(xué)空間間隙,允許設(shè)計(jì)具有高結(jié)合親和力、顯著選擇性、低毒性和進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)靶點(diǎn)的能力的分子2。因此,大環(huán)肽作為靶向傳統(tǒng)上無(wú)法成藥的生物靶點(diǎn)的治療劑具有相當(dāng)大的前景3。截至 2017 年,超過(guò) 40 種環(huán)肽用于臨床4。環(huán)肽作為候選藥物開(kāi)發(fā)的這一令人鼓舞的趨勢(shì),為發(fā)展更穩(wěn)健的制備方法提供了動(dòng)力。
SPPS 可以通過(guò)使用 Fmoc-Glu-ODmab 作為 C 端氨基酸 (圖 1) 制備首尾相連環(huán)化肽。在合成線性肽骨架后,可以使用稀肼溶液選擇性地去保護(hù) Dmab 基團(tuán)。之后,可以使用微波增強(qiáng)偶聯(lián)實(shí)現(xiàn)首尾環(huán)化。將微波能量應(yīng)用于首尾環(huán)化肽的合成可以實(shí)現(xiàn)更有效的偶聯(lián),從而加快合成時(shí)間和提高純度 (CarboMAX™)5。
圖 1:Fmoc-Glu-ODmab ( 左 );
Fmoc-Glu(Wang resin LL)- ODmab (右)
材料與方法
試劑
以下含有zhi定的側(cè)鏈保護(hù)基團(tuán) Fmoc 氨基酸購(gòu)自 CEM Corporation (Matthews, NC) 并:Ala、Arg (Pbf)、Gly、His (Boc)、Ile、Leu、Lys (Boc)、Thr (tBu) )、Trp (Boc)、Tyr (tBu) 和 Val。Rink Amide ProTideTM LL 樹(shù)脂也購(gòu)自 CEM Corporation。Fmoc-Glu-ODmab、Fmoc-Glu(Wang)-ODmab LL 樹(shù)脂、FmocD-Ala- OH 和 Fmoc-4-氟-L-苯丙氨酸購(gòu)自 EMD Millipore (Burlington, MA)。Fmoc-D-2-Nal-OH、FmocD-Nle-OH 和 Fmoc-N-甲基-L-苯丙 氨酸購(gòu)自 Bachem (T orrance, CA)。Fmoc-N-甲基-異亮氨酸-OH 購(gòu)自 Advanced ChemTech (Louisville, KY)。FmocN-甲基-亮氨酸-OH 購(gòu)自 Alfa Aesar (Haverhill, MA)。水合肼、N,N-二異丙基乙胺(DIEA)、Fmoc-N-甲基-甘氨酸-OH、N,N'-二異丙基碳二亞胺 (DIC)、哌啶、吡咯烷、三fu乙suan (TFA)、3,6-dioxa-1、 8 辛二硫醇(DODT) 和三異丙基硅烷 (TIS) 購(gòu)自 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO)。N,N-二甲基甲酰胺 (DMF)、無(wú)水乙mi (Et2O) 和乙酸購(gòu)自 VWR (Radnor, PA)。LC-MS 級(jí)水 (H2O) 和 LC-MS 級(jí)乙腈 (MeCN) 購(gòu)自 Fisher Scientific (Hampton, NH) 。
多肽合成:CEM 7-mer, cyclo-[GVYLHIE]
使用 CEM Liberty Blue 自動(dòng)微波多肽合成儀,在 Fmoc- Glu(Wang)- ODmab 樹(shù)脂(離子交換容量:0.025 meq/g)上,以 0.10 mmol 的規(guī)模合成(Dmab 脫保護(hù)以0.05 mmol 規(guī)模進(jìn)行,首尾環(huán)化以 0.025 mmol的規(guī)模進(jìn)行)。使用 DMF 中的哌啶進(jìn)行脫保護(hù)。
偶聯(lián)反應(yīng)在5倍量的Fmoc氨基酸,DIC和Oxyma Pure(CarboMAX)5 中進(jìn)行。使用肼的 DMF 溶液進(jìn)行 ODmab 基團(tuán)的脫保護(hù)。首尾環(huán)化反應(yīng)使用 DMF 中的 DIC/HOBt 進(jìn)行。在 CEM RazorTM 高通量多肽切割系統(tǒng)中使用 TFA/H2O/TIS/DODT 進(jìn)行切割。裂解后無(wú)水乙mi沉淀肽并過(guò)夜凍干。
圖2:CEM 7-mer
使 用 CEM Liberty Blue 自 動(dòng) 微 波 多 肽 合 成 儀 , 在 Rink Amide ProTide LL 樹(shù)脂 (離子交換容量:0.19 meq/g )上,以 0.05 mmol 的規(guī)模合成(Dmab脫保護(hù)以 0.05 mmol 的規(guī)模進(jìn)行,首尾環(huán)化以 0.025 mmol 的規(guī)模進(jìn)行)。使用 DMF 中的哌啶進(jìn)行脫保護(hù)。偶聯(lián)反應(yīng)在5倍Fmoc氨基酸、DIC和Oxyma Pure(CarboMAX)5中進(jìn)行。Fmoc-Glu-ODmab 用做第一個(gè)氨基酸(Q)。使用肼的 DMF 溶液進(jìn)行 ODmab 基團(tuán)的脫保護(hù)。首尾環(huán)化反應(yīng)使用 DMF 中的 DIC/HOBt 進(jìn)行。在 CEM RazorTM 高通量多肽切割系統(tǒng)中使用 TFA/H2O/TIS/DODT 進(jìn)行切割。裂解后用無(wú)水乙mi沉淀肽并過(guò)夜凍干。
多肽合成:Cyclorasin A, cyclo-[WTaRRR-nal-R-Fpa-nle-Q](Liberty PRIME)
使用 CEM Liberty PRIME 自動(dòng)微波多肽合成儀,在 Rink Amide ProTide LL 樹(shù)脂(離子交換容量:0.19 meq/g)上,以 0.05 mmol 規(guī)模合成(Dmab脫保護(hù)以 0.05 mmol 的規(guī)模進(jìn)行,首尾環(huán)化以 0.025 mmol 的規(guī)模進(jìn)行)。使用 DMF 中的吡咯烷進(jìn)行脫保護(hù)。偶聯(lián)反應(yīng)在5倍 Fmoc 氨基酸、DIC和Oxyma Pure(CarboMAX)5中進(jìn)行。Fmoc-Glu-ODmab 用做第一個(gè)氨基酸(Q)。使用肼的 DMF 溶液進(jìn)行 ODmab 基團(tuán)的脫保護(hù)。使用肼的 DMF 溶液進(jìn)行 ODmab 基團(tuán)的脫保護(hù)。首尾環(huán)化反應(yīng)使用 DMF 中的 DIC/HOBt 進(jìn)行。在 CEM RazorTM 高通量多肽切割系統(tǒng)中使用 TFA/H2O/TIS/ DODT 進(jìn)行切割。裂解后用無(wú)水乙mi沉淀肽并凍干過(guò)夜。
圖3:Cyclorasin A
使用 CEM Liberty PRIME 自動(dòng)微波肽合成儀在 Fmoc-Glu (Wang ) -ODmab 樹(shù)脂(離子交換容量:0.25 meq/g )上以 0.05 mmol 的 規(guī)模合成(Dmab 脫保護(hù)以 0.05 mmol 規(guī)模進(jìn)行,首尾環(huán)化以 0.025 mmol 的規(guī)模進(jìn)行)。使用 DMF 中的吡咯烷進(jìn)行脫保護(hù)。偶聯(lián)反應(yīng)在5倍 Fmoc 氨基酸、DIC和Oxyma Pure(CarboMAX)5中進(jìn)行。使用肼的 DMF 溶液進(jìn)行 ODmab 基團(tuán)的脫保護(hù)。首尾環(huán)化反應(yīng)使用 DMF 中的 DIC/HOBt 進(jìn)行。在CEM RazorTM高通量多肽切割系統(tǒng)中使用 TFA/H2O/TIS/DODT 進(jìn)行切割。裂解后用無(wú)水乙mi沉淀肽 并凍干過(guò)夜。
圖4:N-Methyl Cyclorain Analog
使 用 CEM Liberty PRIME 自 動(dòng) 微 波 肽 合 成 儀 在 Fmoc-Glu (Wang )-ODmab 樹(shù)脂(離子交換容量:0.25 meq/g )上以 0.1 mmol 的規(guī)模合成(Dmab 脫保護(hù)以 0.05 mmol 規(guī)模進(jìn)行,首尾環(huán)化以 0.025 mmol 的規(guī)模進(jìn)行)。使用 DMF 中的吡咯烷進(jìn)行脫保護(hù) 。偶 聯(lián) 反 應(yīng) 在 5 倍 Fmoc 氨 基 酸 、 DIC和Oxyma Pure(CarboMAX)5中進(jìn)行。使用肼的 DMF 溶液進(jìn)行 ODmab 基團(tuán)的脫保護(hù)。首尾環(huán)化反應(yīng)使用 DMF 中的 DIC/HOBt 進(jìn)行。在 CEM RazorTM 高通量多肽切割系統(tǒng)中使用 TFA/H2O/TIS/DODT 進(jìn)行切割。裂解后用無(wú)水乙mi沉淀肽并凍干過(guò)夜。
圖5: Poly N-Methyl Peptide
在配備有 PDA 檢測(cè)器的 Waters Acquity UPLC 系統(tǒng)上分析肽, 該 檢 測(cè) 器 配 備 Acquity UPLC BEH C8 柱 (1.7 mm 和 2.1 x 100 mm)。UPLC 系統(tǒng)連接到 Waters 3100 Single Quad MS 用于結(jié)構(gòu)測(cè)定。在 Waters MassLynx 軟件上進(jìn)行峰分析。使用 (i) H2O 和 (ii) MeCN 中的 0.05% TFA 梯度洗脫進(jìn)行分離。
結(jié)果
在 Liberty Blue 自動(dòng)微波肽合成儀上 CEM 7-mer 的微波增強(qiáng)固相合成產(chǎn)生了純度為 78% 的目標(biāo)肽(圖 6)。
圖6:CEM 7-mer 的UPLC色譜圖
在 LibertyBlue 自動(dòng)微波肽合成儀上的 Cyclorasin A的微波增強(qiáng)。
圖7:Cyclorasin A (Liberty Blue)的UPLC的色譜圖
Liberty PRIME 自動(dòng)微波肽合成儀上的 Cyclorasin A 微波增強(qiáng)。
圖8:Cyclorasin A (Liberty PRIME)的UPLC色譜圖
Liberty PRIME 自動(dòng)微波肽合成儀上的 Poly N-Methyl Peptide。
圖9:多聚N-甲基Peptide 的UPLC色譜圖
Liberty PRIME 自 動(dòng) 微 波 肽 合 成 儀 上 的 N-Methyl Cyclorasin Analog 的微波增強(qiáng)固相合成產(chǎn)生了純度為 66% 的目標(biāo)肽(圖10)。
圖10:N-甲基 CyclorasinAnalog的UPLC色譜圖
結(jié)論
使用自動(dòng)微波增 SPPS 可以快速有效地合成首尾環(huán)肽。此外,易于使用的 Liberty Blue 和 Liberty PRIME 軟件允許對(duì)肽序列進(jìn)行快速直接的編程。使用 Liberty Blue 肽合成儀在 2 小時(shí) 13 分鐘內(nèi)合成了純度為 78% 的 7 聚體環(huán)肽。在 Liberty Blue 上在 3 小時(shí) 1 分鐘內(nèi)以高純度 (75%) 合成了 Cyclorasin A 環(huán)肽。在 Liberty PRIME 上僅用了 2 小時(shí)就合成了相同的肽,純度很高 (75%),浪費(fèi)大約 100 mL。在 Liberty PRIME 上,微波增強(qiáng)的 SPPS 可在 2 小時(shí) 5 分鐘內(nèi)以 66% 的純度合成了具有綜合挑戰(zhàn)性的 N-methyl cyclorasin analog 環(huán)肽。后,在 Liberty PRIME 上以 73% 的純度在 2 小時(shí) 12 分鐘內(nèi)制備出多聚 N-甲 基化 11 聚體肽。
參考文獻(xiàn)
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