Polyamine tabanlı peptid Amphiphiles (PPAs) ve ilgili Biyomalzeme kendi kendine montaj sentezi için facile iletişim kuralı
Summary
Polyamine tabanlı peptid amphiphiles (PPAs) sentezi gruplar bu reaktif işlevler maske korumanın akılcı kullanımı gerektiren birden çok Amin nitrogens, varlığı nedeniyle önemli bir sorundur. Bu yazıda, bu yeni sınıf kendi kendine montaj moleküllerin hazırlanması için facile yöntemi açıklanmaktadır.
Abstract
Polyamine tabanlı peptid Amphiphiles (PPAs) kendi kendine montaj amfifilik Biyomalzeme-peptid amphiphiles (PAs) ile ilgili yeni bir sınıf vardır. Geleneksel PAs şarj edilmiş amino asitler (lizin, arginin), doğrudan bir lipid segmente bağlı olan veya nötr amino asitleri yapılan bir bağlayıcı bölge içerebilir grupları çözücü olarak sahip. PAs peptit dizisi ayarlama çeşitli türleri morfoloji yol açabilir. Benzer şekilde, PPAs hidrofobik bir kesimi ve tarafsız amino asitler sahip, aynı zamanda polyamine molekülleri çözücü (hidrofilik) gruplar su içerir. PAs modelinde olduğu gibi PPAs da küçük çubuklar, bükülmüş nano-şeritler ve erimiş nano-sayfaları, suda zaman da dahil olmak üzere çeşitli türleri morfoloji, içine kendi kendine monte edebilirsiniz. Ancak, bir tek polyamine molekül üzerinde birincil ve ikincil aminlerin varlığı PPAs sentezleme ne zaman önemli bir sorun teşkil etmektedir. Bu yazıda, katı faz peptid sentez (SPP’ler) kullanarak PPAs facile sentezi ulaşmak için edebiyat emsal üzerinde dayalı basit bir protokol gösteriyoruz. Bu iletişim kuralı PAs ve diğer benzer sistemleri sentezi için genişletilebilir. Biz de bölünme reçine, kimlik ve arıtma için gerekli adımları göstermektedir.
Introduction
Kendi kendine montaj peptid amphiphiles (PAs) genellikle aşağıdaki segmentlerinin oluşan Biyomalzeme bir sınıf vardır: (a) hidrofilik baş, (b) bağlayıcı bölge ve (c) hidrofobik kuyruk. Çoğu PAs literatürde açıklanan şarj edilmiş veya polar aminoasit artıkları1,2,3,4‘ oluşan bir hidrofilik baş sahip. PAs Biyomedikal ilaç dağıtım, hastalık teşhis, rejeneratif tıp, vb5de dahil olmak üzere geniş bir uygulama yelpazesi bulduk. Onların amino asit sıralamasına dayanan, PAs nanoyapıların küresel micelles ve nano-filamentler dahil olmak üzere çok çeşitli oluşabilir. Son zamanlarda hibrid polyamine tabanlı peptid amphiphiles, PPAs6olarak adlandırdığı bir sınıf bildirdin. Türleri morfoloji, kendi kendine montaj kinetik ve metabolik bozulma bu Biyomalzeme kendi solubilizing baş grubuyla ilgili bulunmuştur. Ayrıca, PPA nanoyapıların toksisite memeli hücreleri (MiaPaCa2 ve HeLa hücre hatları) test konsantrasyonlarda doğru belli etmedi. PPA tabanlı nanocarriers çünkü çekici ilaç dağıtım araçlar vardır: (1) polyamine alımı ve metabolizma kanserli hücrelerde arttırılması için kanıtlanmıştır, (2) katyonik nanoyapıların endosomal kaçış7,8, elde edebilirsiniz Hangi yüksek dolaşım ve bir hücre ve (3) PA ile; karşılaştırıldığında farklı bir metabolik profili olmalıdır içinde ikamet yol açar Örneğin, onlar-ecek var olmak daha kararlı insan vücudunda bulunan proteaz doğru (her ne kadar onlar belki diğer enzimler, Amin oxidases gibi duyarlı)9,10. Ayrıca, PPAs farklı türleri morfoloji, Fizikokimyasal özellikleri, nanopartikül sertlik ve derleme kinetik uzunluğu ve bireysel PPA molekül6adet bağlı olarak tespit edilmiştir. Burada, sentez, kimlik ve PAs veya benzer hibrid peptid molekülleri hazırlanması için uygulanabilir PPAs arınma için detaylı bir protokolü açıklar.
Polyamines yaygın olarak piyasada korumalı formlarında bulunan olmadığından ve polyamines birincil ve ikincil aminlerin korumak onları amino asitler ve diğer moleküller ile biz belirttiğimiz conjugating için son derece önemlidir çünkü onların koruma elde etmek için sentetik adımları. Bu iletişim kuralı genel amacı polyamines amino asitler için conjugating basit bir yöntem sağlamaktır. Polyamines karboksilik grubu eksikliği; Böylece, onlar Rink Amid veya Wang reçineler birleştiğinde olamaz. Bunun yerine, 2-chlorotrityl klorür gibi reçineler sentetik protokolü için tavsiye edilir. Ana PPA sentezi için birincil ve ikincil Amin fonksiyonel grupların varlığı mücadeledir. Bizim için biz birincil amino grubu kaplin tepki izin vermek ücretsiz polyamine tutarken polyamine tüm İkincil aminler korumalı. Reaksiyon sağlam bir destek ilkeleri katı faz peptid sentez (SPP’ler) iş-up her bağlantı ve deprotection adımdan sonra kolaylaştırmak için aşağıdaki üzerinde yapıldı. (Bazı adımlar doğrulama otomatik bir sistem içinde zor) aşağıdaki iletişim kuralı her iki el ile ve otomatik bir sentez PPAs için yeterlidir. Bu moleküllerin sentezi de dışarı otomatik bir synthesizer veya mikrodalga reaktör yardımı ile yapılabilir (otomatik veya yarı otomatik). Reaksiyon şeması Şekil 1‘ de özetlenen.
Şekil 1: (A) A genel reaksiyon şeması PPAs sentezi. Kullanılabilir (B) temsilcisi polyamines PPAs burada açıklanan sentez. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada açıklanan protokoller PAs kuyuları ve peptid tabanlı molekülleri (örneğin, karma PA-peptoids) ile ilgili PPAs sentez için kullanılabilir. SPP’ler kullanarak peptidler sentezi basit bir işlem olmakla birlikte, biyolojik izleme molekülleri içeren peptidler sentezi özellikle zor olabilir. Polyamines spermine, spermidine, diethyelenetriamine, vb, gibi kanser hücreleri13hedefleme için izleme moleküller gibi davranabilir. PPAs farklı türleri morfoloji6…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu proje Nebraska Üniversitesi Tıp Merkezi (başlangıç fonlar, MC-S); tarafından finanse edildi NIH-COBRE, 5P20GM103480 (T. Bronich) ve Amerikan Kimya Birliği, darbe tekrarlama frekansı # 57434-DNI7(MC-S).
Materials
| 2-Chlorotrityl chloride resin | AappTec | RTZ001 | |
| SynthwareTM synthesis vessel | Aldrich | SYNP120050M | |
| Dichloromethane | Acros | AC406920250 | Fisher Sci. Catalogue # |
| Wrist Shaker | Boekel Scientific | 401000-2 | |
| Kaiser test kit | Sigma-Aldrich | 60017 | |
| 2-[(4,4-dimethyl-2,6-dioxocyclohex-1-ylidene)ethyl-amino]-ethanol | Sigma-Aldrich | CDS004772 | |
| Anhydrous Methanol | Acros | AC610981000 | Fisher Sci. Catalogue # |
| Chloranil test kit | TCI | TCC1771-KIT | VWR Catalogue # |
| Di-tert butyl di-carbonate | Acros | AC194670250 | Fisher Sci. Catalogue # |
| Dimethylformamide | Fisher Scientific | BP1160-4 | |
| Hydrazine | Acros | AC296815000 | FIsher Sci. Catalogue # |
| (2-(1H-benzotriazol-1-yl)-1,1,3,3-tetramethyluronium hexafluorophosphate) | p3biosystems | 31001 | |
| 4-methyl piperidine | Acros | AC127515000 | FIsher Sci. Catalogue # |
| Trifluoroacetic Acid | AappTec | CXZ035 | |
| Triisopropyl Silane | Sigma-Aldrich | 233781 | |
| Ether | Fisher Scientific | E138-1 | |
| α-Cyano-4-hydroxycinnamic acid | Sigma-Aldrich | C8982 | |
| 9-Aminoacridine | Sigma-Aldrich | 92817 | |
| Fisherbrand Syringe Filters: PTFE Membrane | Fisher Scientific | 09-730-21 |
References
- Cui, H., Pashuck, E. T., Velichko, Y. S., Weigand, S. J., Cheetham, A. G., Newcomb, C. J., Stupp, S. I. Spontaneous and x-ray-triggered crystallization at long range in self-assembling filament networks. Science. 327, 555-559 (2010).
- Pashuck, E. T., Cui, H., Stupp, S. I. Tuning supramolecular rigidity of peptide fibers through molecular structure. Journal of the American Chemical Society. 132, 6041-6046 (2010).
- Stupp, S. I., Zha, R. H., Palmer, L. C., Cui, H., Bitton, R. Self-assembly of biomolecular soft matter. Faraday Discussions. 166, 9-30 (2013).
- Conda-Sheridan, M., Lee, S. S., Preslar, A. T., Stupp, S. I. Esterase-activated release of naproxen from supramolecular nanofibres. Chemical Communications. 50, 13757-13760 (2014).
- Mata, A., Palmer, L., Tejeda-Montes, E., Stupp, S. I. Design of biomolecules for nanoengineered biomaterials for regenerative medicine. Nanotechnology in Regenerative Medicine. , 39-49 (2012).
- Samad, M. B., Chhonker, Y. S., Contreras, J. I., McCarthy, A., McClanahan, M. M., Murry, D. J., Conda-Sheridan, M. Developing Polyamine-Based Peptide Amphiphiles with Tunable Morphology and Physicochemical Properties. Macromolecular bioscience. 17, (2017).
- Nel, A. E., Mädler, L., Velegol, D., Xia, T., Hoek, E. M., Somasundaran, P., Klaessig, F., Castranova, V., Thompson, M. Understanding biophysicochemical interactions at the nano-bio interface. Nature Materials. 8, 543 (2009).
- Gujrati, M., Malamas, A., Shin, T., Jin, E., Sun, Y., Lu, Z. -. R. Multifunctional cationic lipid-based nanoparticles facilitate endosomal escape and reduction-triggered cytosolic siRNA release. Molecular Pharmaceutics. 11, 2734-2744 (2014).
- Zhu, Y., Li, J., Kanvinde, S., Lin, Z., Hazeldine, S., Singh, R. K., Oupický, D. Self-immolative polycations as gene delivery vectors and prodrugs targeting polyamine metabolism in cancer. Molecular Pharmaceutics. 12, 332-341 (2014).
- Planas-Portell, J., Gallart, M., Tiburcio, A. F., Altabella, T. Copper-containing amine oxidases contribute to terminal polyamine oxidation in peroxisomes and apoplast of Arabidopsis thaliana. BMC Plant Biology. 13, 109 (2013).
- Nash, I. A., Bycroft, B. W., Chan, W. C. Dde – A selective primary amine protecting group: A facile solid phase synthetic approach to polyamine conjugates. Tetrahedron Letters. 37, 2625-2628 (1996).
- Ralhan, K., KrishnaKumar, V. G., Gupta, S. Piperazine and DBU: a safer alternative for rapid and efficient Fmoc deprotection in solid phase peptide synthesis. RSC Advances. 5, 104417-104425 (2015).
- Casero, R. A., Marton, L. J. Targeting polyamine metabolism and function in cancer and other hyperproliferative diseases. Nature Reviews Drug Discovery. 6, 373 (2007).
- Wuts, P. G. M., Greene, T. W. . Protection for the Amino Group. In Greene’s Protective Groups in Organic Synthesis. , 696-926 (2006).
- Palasek, S. A., Cox, Z. J., Collins, J. M. Limiting racemization and aspartimide formation in microwave-enhanced Fmoc solid phase peptide synthesis. Journal of Peptide Science. 13, 143-148 (2007).
