Summary

Synthèse et caractérisation de 1, 2-Dithiolane modifiée Peptides auto-assemblage

Published: August 20, 2018
doi:

Summary

Un protocole pour la synthèse d’un 1, 2-dithiolane modifiée peptide et la caractérisation des structures supramoléculaires résultant de la peptide auto-assemblage.

Abstract

Ce rapport met l’accent sur la synthèse d’un N-terminal 1, 2-dithiolane modifiée auto-assemblage de peptide et la caractérisation du résultant self-assembled structures supramoléculaires. La voie de synthèse profite de la synthèse de peptide de phase solide avec l’accouplement sur résine de la molécule précurseur dithiolane, 3-(acetylthio) -2-acide propanoïque (acetylthiomethyl) et le thioacétate assistée par micro-ondes deprotection du peptide N-terminale avant dernier clivage de la résine pour donner le 1, 2-dithiolane modifiée peptide. Après la purification de la chromatographie en phase liquide à haute performance (HPLC) du peptide 1, 2-dithiolane, dérivé de la nucléation core du peptide Aβ associée à la maladie d’Alzheimer, le peptide est avéré s’auto-assembler en fibres amyloïdes Croix-β. Protocoles pour caractériser les fibres amyloïdes par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR), spectroscopie de dichroïsme circulaire (CD) et microscopie électronique à transmission (TEM) sont présentés. Les méthodes de modification de la N-terminale avec une portion de 1, 2-dithiolane aux peptides auto-assemblage bien caractérisés peuvent maintenant être explorées comme systèmes modèles pour élaborer des stratégies de modification après montage et Explorer chimie covalente dynamique sur surfaces de peptide supramoléculaire de nanofibres.

Introduction

La liaison peptidique robuste formant chimie impliquée dans la synthèse de peptide de phase solide et la possibilité de contrôler la composition et la durée d’une séquence font les peptides qui s’auto-assembler en structures supramoléculaires un champ largement documenté. Les facteurs qui contrôlent et stabilisent les structures auto-assemblées peptide, y compris la chaîne latérale stérique et interactions électrostatiques, des liaisons hydrogènes et effets hydrophobes1, constituent un ensemble de règles de conception. Comme des recherches menées sur ces règles de conception fondamentale continuent de progresser, l’étape logique suivante en peptide auto-assemblage consiste à élargir la diversité des fonctions et des structures à base de peptides. Lors de l’assemblage des peptides sont un biomatériau polyvalent qui ont été utilisés pour de nombreuses applications biomédicales en syntonisant le peptide séquence ou montage conditions2,3,4, l’élaboration de stratégies pour modifications après montage peptide nanofibres5,6,7,8,9 reste un domaine relativement inexploré.

Disulfure dynamique échange thiol chimie et à la surface des structures supramoléculaires est un secteur qui a le potentiel d’engendrer des biomatériaux nouveaux et fonctionnels. L’incorporation des portions de 1, 2-dithiolane (généralement un dérivé de l’acide lipoïque (la) ou l’acide asparagusique (aa)) ont été signalés dans un liposome systèmes10,11, copolymères de bloc12,13et en tant que ancres à surfaces14,15de l’organisation. Ici, nous rapportons la synthèse et la caractérisation d’un auto-assemblage peptide dérivé de la nucléation core du peptide Aβ associée à la maladie d’Alzheimer qui est modifiée à l’extrémité N-terminale avec un 1, 2-dithiolane groupe fonctionnel16, 17. Les fibres qui en résulte supramoléculaires servent désormais une plateforme expérimentale pour étudier la réactivité disulfure intracirconscriptions et thiols en surface des fibres amyloïdes18supramoléculaire.

Protocol

1. synthèse et Purification de 1, 2-Dithiolane modifiés Peptide Synthèse d’un précurseur dithiolane, 3-(acetylthio) -2-(acetylthiomethyl) acide propanoïque19. Ajouter 1 g 3-bromo – 2-(bromométhyl) l’acide propionique (1 équiv.) dissous dans une quantité minimale de 1 NaOH M (environ 4 mL) pour un ballon à fond rond 25 mL réaction en agitant à 55 ° C. Sceller le ballon à réaction avec un septum et placer sous atmosphère d’azote. P…

Representative Results

En dehors de la synthèse en une étape initiale de la molécule précurseur de dithiolane, le reste de la synthèse de peptide de 1, 2-dithiolane modifiée se produit sur un support solide (Figure 1 a). La conversion de 3-bromo – 2-(bromométhyl) propionique acide 3-(acetylthio) -2-(acetylthiomethyl), acide propanoïque, le précurseur de dithiolane, est confirmée par 1H et de 13C RMN (Figure 1 b et <stron…

Discussion

Cet article explique les détails de la synthèse et la purification d’un peptide auto-assemblage de N-terminal 1, 2-dithiolane modifiée et la caractérisation des structures supramoléculaires qui en résulte. La synthèse du peptide 1, 2-dithiolane rapporté ici a des avantages, y compris une synthèse en une étape pour produire le précurseur dithiolane, 3-(acetylthio) -2-acide propanoïque (acetylthiomethyl) et la résine sur micro-ondes réaction de déprotection de la précurseur thioacétate de groupe pour obt…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Les auteurs tiennent à remercier Dr B. Ellen Scanley pour sa formation technique et aider grâce à la TEM au Connecticut State Colleges and University (CSCU) Center for Nanotechnology et Dr Ishita Mukerji à la Wesleyan University pour son CD spectrophotomètre. Le travail a été en partie pris en charge par l’Institut des sciences à l’Université de Fairfield, la NASA Connecticut Space Grant Consortium et par la National Science Foundation sous Grant nombre CHE-1624774.

Materials

Rink amide MBHA resin, high load Gyros Protein Technologies RAM-5-HL Avoid contact with skin and eyes; do not inhale
N,N-Dimethylformamide Fisher Scientific D119-4 Flammable liquid and vapor; irritating to eyes and skin; Use personal protective equipment; keep away from open flame
Fmoc-L-Val-OH Gyros Protein Technologies FLA-25-V Wear personal protective equipment; do not inhale
Fmoc-L-Leu-OH Gyros Protein Technologies FLA-25-L Wear personal protective equipment; do not inhale
Fmoc-L-Lys(Boc)-OH Gyros Protein Technologies FLA-25-KBC Wear personal protective equipment; do not inhale
Fmoc-L-Phe-OH Gyros Protein Technologies FLA-25-F Wear personal protective equipment; do not inhale
Fmoc-L-Ala-OH Gyros Protein Technologies FLA-25-A Wear personal protective equipment; do not inhale
Fmoc-L-Gln(Trt)-OH Gyros Protein Technologies FLA-25-QT Wear personal protective equipment; do not inhale
N,N,N′,N′-Tetramethyl-O-(1H-benzotriazol-1-yl)uronium hexafluorophosphate Gyros Protein Technologies 26432 Causes skin, eye and respiratory irritation; do not inhale; use under hood or in well ventilated area
0.4 M N-methylmorpholine in DMF Gyros Protein Technologies PS3-MM-L highly flammable; wear personal protective equipment; keep away from heat and keep container tightly closed; do not inhale or swallow; wash skin thoroughly after handling
20% piperidine in DMF Gyros Protein Technologies PS3-PPR-L Causes severe eye and skin burns; Flammable Liquid and vapor; Do not inhale
dichloromethane Fisher Scientific D37-4 May cause cancer; Do not inhale; Wear personal protective equipment; use under hood only; if contacted rise with water for at least 15 minutes and obtain medical attention
acetonitrile Fisher Scientific A998-4 Flammable; irritating to eyes; Use personal protective equipment; Use only under a fume hood; keep away from open flame or hot surface; if contacted rinse wiith water for at least 15 minutes and obtain medical attention
trifluoroacetic acid Fisher Scientific A116-50 Causes severe burns; do not inhale; harmful to aquatic life; use personal protective equipment; use only under fume hood; if contacted rinse with water for at least 15 minutes and obain immediate medical attention
4% uranyl acetate Electron Microscopy Sciences 22400-4 Do not inhale; harmful to aquatic life
4-(2-Hydroxyethyl)piperazine-1-ethanesulfonic acid Acros Organics AC172571000 Do not inhale; use outdoors or in well-ventilated area
nitrogen Gas TechAir Contents under pressure, may explode if heated
3-bromo-2-(bromomethyl)propionic acid Alfa Aesar AAA1963014 Do not inhale; causes irritation to skin and eyes; corrosive
sodium hydroxide Fisher Scientific S318-100 Use personal protective equipment; use only under fume hood; if contact rinse area for at least 15 minutes and obtain medical attention
potassium thioacetate Acros Organics AC221300250 Causes skin and eye irritation; do not inhale; use personal protective equipment
sulfuric acid Fisher Scientific SA213 Causes burns; keep away from water; keep away from combustible material; do not inhale; use personal protective equipment; if contact rinse area for at least 15 minutes and obtain medical attention
chloroform-d Acros Organics AC320690075 Possible cancer hazard; irritating to skin and eyes; do not inhale; Use personal protective equipment; use only under fume hood; If contact rinse area for at least 15 minutes and obtain medical attention
chloroform Fisher Scientific C298-4 Possible cancer hazard; irritating to skin and eyes; do not inhale; Use personal protective equipment; use only under fume hood; If contact rinse area for at least 15 minutes and obtain medical attention
N,N-diisopropylethylamine Acros Organics AC367841000 Highly flammable; harmful to aquatic life; wear personal protective equipment; do not swallow
ammonium hydroxide Fisher Scientific A669S-500 Corrosive; do not inhale
methanol Fisher Scientific A452-4 Flammable liquid and vapor; use personal protective equipment; do not inhale; If contact rinse area for at least 15 minutes and obtain medical attention
triisopropylsilane Sigma Aldrich 233781 Flammable; use personal proctective safety equipment; keep container tightly closed
diethyl ether Fisher Scientific E138-1 Extremely flammable; Irritating to skin and eyes; Use personal protective equipment
2,5-dihydroxybenzoic acid Sigma Aldrich 39319-10x10MG-F do not inhale; irritating to skin and eyes
alpha-cyano-4-hydroxycinnamic acid Alfa Aesar AAJ67635EXK
c18 zip-tip Millipore ZTC18S096
tris(2-carboxyethyl) phospine hydrochloride Thermo Scientific PI20490
silica gel 60 F254 coated aluminum-backed TLC sheets EMD Millipore 1.05549.0001
Thin walled Precision NMR tubes Bel-Art 663000585 5mm O.D.
All-plastic Norm-Ject syringes Air Tite AL10
single-use needle BD PrecisionGlide BD 305185 used needles get disposed on in sharps waste container
disposable fritted syringe Torviq SF1000LL 10mL fritted syringes were used in the report, but larger syringes are avaibale if needed for larger scale synthesis.
carbon grid Ted Pella, Inc. CF200-CU Make sure to prepare samples and staining on the carbon grid side, not the shiny copper side of grid
self-closing tweezers Electron Microscopy Sciences 78318-3X very sharp tips, length: 120 mm
0.1 mm short path length cell Starna Cells, Inc. 20/C-Q-0.1 Fragile
10mL Vessel Caps CEM 909210
10mL Pressure Vessels CEM 908035
Aeris Semi-Prep HPLC column Phenomenex 00F-4632-N0 150 x 10mm
cell holder Starna Cells, Inc. CH-2049 Needed when using short pathlength cells
PS3 peptide synthesizer Gyros Protein Technologies
DiscoverSP Microwave Reactor CEM
centrifuge HERMLE Z 206 A used a fixed 6×50 mL rotor
HPLC Shimadzu UV Detector
nuclear magnetic resonance spectrometer Avance, Bruker 300 MHz
MALDI-TOF mass spectrometer Axima Confidence, Shimadzu
lyophilizer Millrock Technology BT85A
Fourier-Transform Infrared Spectrometer Alpha Tensor, Bruker
Transmission Electron Microscope Tecnai Spirit, FEI Used with Gatan Orius Fiberoptic CCD digital camera. Accessed at CSCU Center for Nanotechnology
Circular Dichroism Spectropolarimeter J-810, JASCO Used with a six-cell Peltier temperature controller. Accessed at Wesleyan University.

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Cite This Article
Neves, R., Stephens, K., Smith-Carpenter, J. E. Synthesis and Characterization of 1,2-Dithiolane Modified Self-Assembling Peptides. J. Vis. Exp. (138), e58135, doi:10.3791/58135 (2018).

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