توليف وتحليل الطيف الكتلي اليغو-بيبتويدس
Summary
هو وصف بروتوكول للتوليف اليدوي من اليغو-بيبتويدس يتبعه تحليل تسلسل الكتلي.
Abstract
بيبتويدس يتم التحكم في تسلسل ليغومرات محاكاة الببتيد تتكون من وحدات جليكاين N-يؤلكل. بين العديد من التطبيقات المحتملة، وقد فكرت بيبتويدس كنوع من تخزين المعلومات الجزيئية. واعتبر تحليل الطيف الكتلي الأسلوب المفضل للتسلسل بيبتويدس. يمكن توليفها بيبتويدس عن طريق الكيمياء المرحلة الصلبة استخدام دورة رد فعل خطوتين مكرر. هنا نقدم طريقة لتجميع يدوياً اليغو-بيبتويدس وتحليل تسلسل بيبتويدس استخدام تقنيات الطيف الكتلي (MS/MS) جنبا إلى جنب. بيبتويد عينة من نونامير تتكون من N-(2-ميثيلوكسيثيل) جليكاين (Nme) و N-(2-فينيليثيل) جليكاين (Npe)، فضلا عن N-(2-أمينو إيثايل) جليكاين (دار الوثائق) في ن-المحطة بالتناوب. صيغة تسلسل بيبتويد Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2، حيث التيار المتردد مجموعة أسيتيل. التوليف يأخذ مكان في سفينة رد فعل المرحلة الصلبة متاحة تجارياً. الراتنج أميد حلبة كدعم قوي تسفر عن بيبتويد مع مجموعة أميد في ج-المحطة. وناتج بيبتويد يخضع لتحليل تسلسل استخدام مطياف شامل ثلاثي-الرباعي بالإضافة إلى مصدر تاين اليكتروسبراي. قياس MS/MS تنتج طائفة أيونات الشظايا الناجمة عن التفكك بيبتويد مشحونة. يتم فرز الأيونات يفتت استناداً إلى قيم نسبة الكتلة بتهمة (m/z). تتم مقارنة القيم m/z من الأيونات جزء ضد الجماهير الأسمى من أيونات يفتت المتوقع نظرياً، وفقا لمخطط تجزئة بيبتويد. التحليل يولد نمط تجزئة من بيبتويد التهمة الموجهة إليه. يرتبط نمط التجزؤ إلى تسلسل مونومر بيبتويد محايدة. وفي هذا الصدد، تحليل مرض التصلب العصبي المتعدد يقرأ المعلومات التسلسل بيبتويدس.
Introduction
بيبتويدس فئة من التحكم في تسلسل البوليمرات مع هياكل العمود الفقري محاكاة هيكل الببتيدات. يمكن توليفها من الأمينات المتنوعة، التي تمكن بيبتويدس يحمل خصائص الانضباطي الغاية1،2بيبتويدس. استخدمت بيبتويدس كنماذج جزيئية للبحوث الفيزيائية، تعتبر العوامل العلاجية، وصممت يغاندس للبروتينات3،4،،من56. وقد وضعت بيبتويدس في مجموعة متنوعة من المركبات النشيطة بيولوجيا، مثل المواد القاذورات وجسم ميميتيك ومضادات الجراثيم، وإنزيم مثبطات7،،من89. مع طابع مرتبة عالية والانضباطي، بيبتويدس أيضا قد فكرت كنوع من تخزين المعلومات الجزيئية10. اكتشاف هذه تطبيقات متنوعة تدعو إلى تطوير كفاءة أساليب تحليلية لتميز في تسلسل وهيكل بيبتويدس. وقد أظهرت تقنيات tandem الجماعية على أساس قياس الطيف الكتلي الوعد الأسلوب المفضل لتحليل خصائص تسلسل التحكم في تسلسل البوليمرات، بما في ذلك، بيبتويدس11،،من1213 ،من 1415. ومع ذلك، دراسات منهجية ربط أنماط التجزئة أيون بيبتويد الناتجة عن الجماعي دراسات قياس الطيف الكتلي والمعلومات الهيكلية من بيبتويدس محدودة للغاية.
يمكن توليفها بيبتويدس سهولة استخدام أسلوب مرحلة صلبة. طريقة متطورة تنطوي على تكرار الخطوتين مونومر إضافة دورة16،17. في كل دورة، وإضافة هو أسيتيلاتيد أمين راتنج زمنياً واسطة حمض هالواسيتيك (عادة برومو حمض، مؤسسة نقد البحرين)، ويعقب ذلك رد فعل تشرد مع أمين الابتدائي. على الرغم من أن البروتوكولات توليف الآلي قد طبقت بشكل روتيني لتوليف بيبتويد، بيبتويدس يمكن تجميعها يدوياً مع المحاصيل ممتازة في كيمياء قياسية مختبر16،،من1819، 20.
لدينا مختبر قد اعتمدت أسلوب التوليف اليدوي بيبتويد وتبسيط الأجهزة المستخدمة في الأساليب الحالية. وقد درسنا سابقا أنماط التجزئة من سلسلة من بيبتويدس باستخدام MS/MS تقنيات21،،من2223. النتائج التي توصلنا إليها تظهر أن بيبتويدس تنتج التشظيات مميزة عندما تتعرض للتفكك الناجمة عن تصادم (CID)21،23 أو أسر الإلكترون تجارب الانفصال (النماء)22 . في هذه المقالة، نحن تثبت كيف يمكن توليفها اليغو-بيبتويدس في مختبر كيمياء قياسية وكيفية القيام بتجارب CID استخدام مطياف كتلة من ثلاثي-الرباعي، وكيفية تحليل البيانات الطيفية. بيبتويد يتم تصنيعه وتتميز نونامير مع أسيتيليشن الطرفي ن والمحطة الطرفية ج أميديشن، Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2. هيكل بيبتويد يرد في الشكل 1.
Protocol
Representative Results
Discussion
وقد تم تصنيعه بيبتويد نونامير، Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2، استخدام بروتوكول قدم. جهاز التوليف، ينطوي على سفينة مثل المحاقن البوليبروبيلين الصلبة-مرحلة رد فعل وشاكر ميكانيكية. أوعية التفاعل المتاحة تجارياً ومنخفضة التكلفة. شاكر ميكانيكية جهاز مشترك في مختبر الكيمياء. باستخدام سفينة رد فعل ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
الكتاب أود أن أشكر السيد مايكل كونولي والدكتور رونالد تسوكرمان (مسبك الجزيئية، مختبر لورنس بيركلي الوطني) لدعم تقنية في توليف بيبتويد. ونعترف الدعم من “المؤسسة الوطنية للعلوم” (تشي-1301505). جميع الكتلي تجارب أجريت في “منشأة قياس الطيف الكتلي الجماهيري الكيمياء” في جامعة المحيط الهادئ.
Materials
| ESI-triple quadrupole mass spectrometer, Varian 320L | Agilent Technologies Inc. | The mass spectrometer was acquired from Varian, Inc. | |
| Varian MS workstation, Version 6.9.2, a data acquisition and data review software | Varian Inc. | The software is a part of the Varian 320L package | |
| Burrell Scientific Wrist-action shaker, Model 75 DD | Fisher Scientific International Inc. | 14-400-126 | |
| Hermle Centrifuge, Model Z 206 A | Hermle Labortechnik GmbH | ||
| Solid phase reaction vessel, 10 mL | Torviq | SF-1000 | |
| Pressure caps for reaction vessels | Torviq | PC-SF | |
| Syringe filters, pore size 0.2 μm | Fisher Scientific Inc. | 03-391-3B | |
| Syringe filters, pore size 0.45 μm | Fisher Scientific Inc. | 03-391-3A | |
| Polypropylene centrifuge tuges, 50 mL | VWR International, LLC. | 490001-626 | |
| Polypropylene centrifuge tuges, 15 mL | VWR International, LLC. | 490001-620 | |
| ChemBioDraw, Ultra, Version 12.0 | CambridgeSoft Corporation | CambridgeSoft is now part of PerkinElmer Inc. | |
| Styrofoam cup, 12 Oz | Common Supermarket | ||
| Rink amide resin | Chem-Impex International, Inc. | 10619 | |
| Piperidine | Chem-Impex International, Inc. | 02351 | Highly toxic |
| N, N’-diisopropylcarbodiimide | Chem-Impex International, Inc. | 00110 | Highly toxic |
| Bromoacetic acid | Chem-Impex International, Inc. | 26843 | Highly toxic |
| 2-Phenylethylamine | VWR International, LLC. | EM8.07334.0250 | |
| 2-Methyoxyethylamine | Sigma-Aldrich Co. LLC. | 241067 | |
| N-Boc-ethylenediamine | VWR International, LLC. | AAAL19947-06 | |
| Acetic anhydride | Sigma-Aldrich Co. LLC. | 252845 | |
| N, N-dimethylformamide | VWR International, LLC. | BDH1117-4LG | Further distillation before use |
| N, N-diisopropylethylamine | Chem-Impex International, Inc. | 00141 | |
| Triisopropylsilane | Chem-Impex International, Inc. | 01966 | |
| Trifluoroacetic acid | Chem-Impex International, Inc. | 00289 | Highly toxic |
| Millipore MILLI-Q Academic Water Purification System | Millipore Corporation | ZMQP60001 | For generating HPLC grade water |
| HPLC-grade Water | Produced from Millipore MILLI-Q® Academic Water Purification System | ||
| Methanol | Pharmco-Aaper | 339USP/NF | HPLC grade |
| Acetonitrile | Fisher Scientific International, Inc. | A998-4 | HPLC grade |
| Diethyl ether | VWR International, LLC. | BDH1121-19L | Further distillation before use |
| Dichloromethane | VWR International, LLC. | BDH1113-19L | Further distillation before use |
| Nitrogen gas | Fresno Oxygen/Barnes Supply | NIT 50-C-F | Ultra high purity, 99.9995% |
| Argon gas | Fresno Oxygen/Barnes Supply | ARG 50-C-F | Ultra high purity, 99.9995% |
Referências
- Sun, J., Zuckermann, R. N. Peptoid Polymers: A Highly Designable Bioinspired Material. ACS Nano. 7 (6), 4715-4732 (2013).
- Fowler, S. A., Blackwell, H. E. Structure-function relationships in peptoids: Recent advances toward deciphering the structural requirements for biological function. Org. Biomol. Chem. 7 (8), 1508-1524 (2009).
- Chongsiriwatana, N. P., Patch, J. A., Czyzewski, A. M., Dohm, M. T., Ivankin, A., Gidalevitz, D., Zuckermann, R. N., Barron, A. E. Peptoids that mimic the structure, function, and mechanism of helical antimicrobial peptides. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 105 (8), 2794-2799 (2008).
- Kruijtzer, J. A., Nijenhuis, W. A., Wanders, N., Gispen, W. H., Liskamp, R. M., Adan, R. A. Peptoid-Peptide Hybrids as Potent Novel Melanocortin Receptor. J. Med. Chem. 48 (13), 4224-4230 (2005).
- Liu, B., Alluri, P. G., Yu, P., Kodadek, T. A Potent Transactivation Domain Mimic with Activity in Living Cells. J. Am. Chem. Soc. 127 (23), 8254-8255 (2005).
- Patch, J. A., Barron, A. E. Helical Peptoid Mimics of Magainin-2 Amide. J. Am. Chem. Soc. 125 (40), 12092-12093 (2003).
- Ham, H. O., Park, S. H., Kurutz, J. W., Szleifer, I. G., Messersmith, P. B. Antifouling Glycocalyx-Mimetic Peptoids. J. Am. Chem. Soc. 135 (35), 13015-13022 (2013).
- Olivier, G. K., Cho, A., Sanii, B., Connolly, M. D., Tran, H., Zuckermann, R. N. Antibody-Mimetic Peptoid Nanosheets for Molecular Recognition. ACS Nano. 7 (10), 9276-9286 (2013).
- Olsen, C. A., Ziegler, H. L., Nielsen, H. M., Frimodt-Moeller, N., Jaroszewski, J. W., Franzyk, H. Antimicrobial, Hemolytic, and Cytotoxic Activities of β-Peptoid-Peptide Hybrid Oligomers: Improved Properties Compared to Natural AMPs. ChemBioChem. 11 (10), 1356-1360 (2010).
- Lutz, J. -. F., Ouchi, M., Liu, D. R., Sawamoto, M. Sequence-Controlled Polymers. Science. 341 (6146), 628 (2013).
- Altuntas, E., Schubert, U. S. “Polymeromics”: Mass spectrometry based strategies in polymer science toward complete sequencing approaches: A review. Anal. Chim. Acta. 808, 56-69 (2014).
- Paulick, M. G., Hart, K. M., Brinner, K. M., Tjandra, M., Charych, D. H., Zuckermann, R. N. Cleavable Hydrophilic Linker for One-Bead-One-Compound Sequencing of Oligomer Libraries by Tandem Mass Spectrometry. J. Comb. Chem. 8 (3), 417-426 (2006).
- Thakkar, A., Cohen, A. S., Connolly, M. D., Zuckermann, R. N., Pei, D. High-Throughput Sequencing of Peptoids and Peptide-Peptoid Hybrids by Partial Edman Degradation and Mass Spectrometry. J. Comb. Chem. 11 (2), 294-302 (2009).
- Sarma, B. K., Kodadek, T. Submonomer Synthesis of A Hybrid Peptoid-Azapeptoid Library. ACS Comb Sci. 14 (10), 558-564 (2012).
- Li, X., Guo, L., Casiano-Maldonado, M., Zhang, D., Wesdemiotis, C. Top-Down Multidimensional Mass Spectrometry Methods for Synthetic Polymer Analysis. Macromolecules. 44 (12), 4555-4564 (2011).
- Figliozzi, G. M., Goldsmith, R., Ng, S. C., Banville, S. C., Zuckermann, R. N. Synthesis of N-substituted glycine peptoid libraries. Methods Enzymol. 267, 437-447 (1996).
- Zuckermann, R. N., Kerr, J. M., Kent, S. B. H., Moos, W. H. Efficient method for the preparation of peptoids [oligo(N-substituted glycines)] by submonomer solid-phase synthesis. J. Am. Chem. Soc. 114 (26), 10646-10647 (1992).
- Utku, Y., Rohatgi, A., Yoo, B., Kirshenbaum, K., Zuckermann, R. N., Pohl, N. L. Rapid Multistep Synthesis of a Bioactive Peptidomimetic Oligomer for the Undergraduate Laboratory. J. Chem. Educ. 87 (6), 637-639 (2010).
- Tran, H., Gael, S. L., Connolly, M. D., Zuckermann, R. N. Solid-phase submonomer synthesis of peptoid Polymers and their self-assembly into highly-ordered nanosheets. J. Visualized Exp. (57), e3373 (2011).
- Bolt, H. L., Cobb, S. L., Denny, P. W. An Efficient Method for the Synthesis of Peptoids with Mixed Lysine-type/Arginine-type Monomers and Evaluation of Their Anti-leishmanial Activity. J Vis Exp. (117), (2016).
- Morishetti, K. K., Russell, S. C., Zhao, X., Robinson, D. B., Ren, J. Tandem mass spectrometry studies of protonated and alkali metalated peptoids: Enhanced sequence coverage by metal cation addition. Int. J. Mass Spectrom. 308 (1), 98-108 (2011).
- Bogdanov, B., Zhao, X., Robinson, D. B., Ren, J. Electron Capture Dissociation Studies of the Fragmentation Patterns of Doubly Protonated and Mixed Protonated-Sodiated Peptoids. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 25 (7), 1202-1216 (2014).
- Ren, J., Tian, Y., Hossain, E., Connolly, M. D. Fragmentation Patterns and Mechanisms of Singly and Doubly Protonated Peptoids Studied by Collision Induced Dissociation. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 27 (4), 646-661 (2016).
