Oligo-peptoids का संश्लेषण एवं मास स्पेक्ट्रोमेट्री विश्लेषण
Summary
एक प्रोटोकॉल oligo-peptoids के मैनुअल संश्लेषण के लिए मास स्पेक्ट्रोमेट्री द्वारा अनुक्रम विश्लेषण के बाद वर्णित है ।
Abstract
Peptoids अनुक्रम नियंत्रित पेप्टाइड-नकल उतार oligomers N-alkylated glycine इकाइयों से मिलकर कर रहे हैं । कई संभावित अनुप्रयोगों के अलावा, peptoids आणविक सूचना भंडारण का एक प्रकार के रूप में के बारे में सोचा गया है । मास स्पेक्ट्रोमेट्री विश्लेषण sequencing peptoids के लिए पसंद की विधि पर विचार किया गया है । Peptoids ठोस चरण रसायन एक दोहरा दो कदम प्रतिक्रिया चक्र का उपयोग कर के माध्यम से संश्लेषित किया जा सकता है । यहाँ हम मैन्युअल रूप से oligo-peptoids संश्लेषित करने के लिए और peptoids के अनुक्रम का विश्लेषण करने के लिए मिलकर जन स्पेक्ट्रोमेट्री (एमएस/ नमूना peptoid nonamer से मिलकर एक है n-(2-methyloxyethyl) glycine (Nme) और एन-(2-phenylethyl) glycine (Npe), के रूप में अच्छी तरह के रूप में एक n-(2-aminoethyl) glycine (Nae) पर एन-टर्मिनस । peptoid का अनुक्रम सूत्र एसी-Nae-(Npe-Nme)4-NH2है, जहां एसी एसिटाइल ग्रुप है । संश्लेषण एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध ठोस चरण प्रतिक्रिया पोत में जगह लेता है. रिंक राल के बीच ठोस समर्थन के रूप में प्रयोग किया जाता है के लिए सी पर एक समूह के साथ peptoid उपज-टर्मिनस । परिणामस्वरूप peptoid उत्पाद एक ट्रिपल-quadrupole मास एक electrospray ionization स्रोत के लिए युग्मित स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग कर अनुक्रम विश्लेषण के अधीन है । एमएस/एमएस माप टुकड़ा आयनों के एक स्पेक्ट्रम आरोप लगाया peptoid के पृथक्करण से उत्पंन होता है । टुकड़ा आयनों हल कर रहे है उनके जन के मूल्यों के आधार पर चार्ज अनुपात (एम/ टुकड़ा आयनों के m/z मूल्यों सैद्धांतिक रूप से अनुमानित टुकड़ा आयनों की नाममात्र की जनता के खिलाफ तुलना कर रहे हैं, peptoid विखंडन की योजना के अनुसार. विश्लेषण आरोपित peptoid का एक फ़्रेग्मेंटेशन प्रतिमान जनरेट करता है । विखंडन पैटर्न तटस्थ peptoid के मोनोमर अनुक्रम से संबंधित है । इस संबंध में, MS विश्लेषण peptoids की अनुक्रम जानकारी पढ़ता है ।
Introduction
Peptoids क्रम के एक वर्ग है-रीढ़ संरचनाओं पेप्टाइड्स की संरचना नकल उतार के साथ नियंत्रित पॉलिमर । Peptoids विविध अमीन, जो Peptoids उच्च स्वरित्र गुण1,2प्रदर्शन करने के लिए सक्षम बनाता है से संश्लेषित किया जा सकता है । Peptoids भौतिक अनुसंधान के लिए आणविक मॉडल के रूप में इस्तेमाल किया गया है, चिकित्सकीय एजेंटों के रूप में माना जाता है, और प्रोटीन के लिए लाइगैंडों के रूप में बनाया गया है3,4,5,6। Peptoids विरोधी बेईमानी और एंटीबॉडी-mimetic सामग्री, रोगाणुरोधी एजेंटों, और एंजाइम अवरोधक7,8,9के रूप में जैविक रूप से सक्रिय यौगिकों, की एक किस्म में विकसित किया गया है । एक उच्च आदेश दिया और स्वरित्र प्रकृति के साथ, peptoids भी आणविक सूचना भंडारण के एक प्रकार के रूप में के बारे में सोचा गया है10। इन विविध अनुप्रयोगों की खोज कुशल विश्लेषणात्मक तरीकों के विकास के लिए कॉल अनुक्रम और peptoids की संरचना की विशेषता । मिलकर जन स्पेक्ट्रोमेट्री आधारित तकनीकों peptoids11,12,13सहित अनुक्रम-नियंत्रित पॉलिमर के अनुक्रम गुणों का विश्लेषण करने के लिए पसंद की विधि के रूप में वादा दिखाया है, 14,15. हालांकि, व्यवस्थित अध्ययन peptoid आयन विखंडन correlating मास स्पेक्ट्रोमेट्री अध्ययन और peptoids के संरचनात्मक जानकारी से जिसके परिणामस्वरूप पैटर्न बहुत सीमित हैं ।
Peptoids आसानी से एक ठोस चरण विधि का उपयोग कर संश्लेषित किया जा सकता है । अच्छी तरह से विकसित विधि एक दो कदम मोनोमर अतिरिक्त चक्र16,17के एक चलना शामिल है । प्रत्येक इसके अलावा चक्र में, एक राल बंधे अमीन एक haloacetic एसिड (आमतौर पर bromoacetic एसिड, BMA) द्वारा acetylated है, और यह एक प्राथमिक अमीन के साथ एक विस्थापन प्रतिक्रिया के बाद है । हालांकि स्वचालित संश्लेषण प्रोटोकॉल नियमित रूप से peptoid संश्लेषण के लिए लागू किया गया है, peptoids एक मानक रसायन विज्ञान प्रयोगशाला में उत्कृष्ट पैदावार के साथ मैन्युअल रूप से संश्लेषित किया जा सकता है16,18,19, 20.
हमारी प्रयोगशाला मैनुअल peptoid संश्लेषण की विधि को अपनाया है और मौजूदा तरीकों में इस्तेमाल किया तंत्र सरलीकृत । हम पहले एमएस/ms तकनीक21,22,23का उपयोग कर peptoids की एक श्रृंखला के विखंडन पैटर्न का अध्ययन किया है । हमारे परिणाम बताते है कि peptoids विशेषता विखंडन का उत्पादन जब वे टक्कर प्रेरित पृथक्करण (सीआईडी)21,23 या इलेक्ट्रॉन-कब्जा पृथक्करण (ECD)22 प्रयोगों के अधीन हैं । इस अनुच्छेद में, हम प्रदर्शन कैसे oligo-peptoids एक मानक रसायन प्रयोगशाला में संश्लेषित किया जा सकता है, कैसे सीआईडी एक ट्रिपल-quadrupole मास स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग कर प्रयोगों को करने के लिए, और कैसे वर्णक्रमीय डेटा का विश्लेषण करने के लिए । संश्लेषित किया जा peptoid और विशेषता एन के साथ एक nonamer-टर्मिनल acetylation और सी टर्मिनल के बीच, एसी-Nae-(Npe-Nme)4-एनएच2है । peptoid की संरचना चित्रा 1में दिखाई गई है ।
Protocol
Representative Results
Discussion
एक nonamer peptoid, एसी-Nae-(Npe-Nme)4-एनएच2, प्रस्तुत प्रोटोकॉल का उपयोग कर संश्लेषित किया गया है । संश्लेषण तंत्र एक सिरिंज की तरह-ठोस चरण प्रतिक्रिया पोत और एक यांत्रिक शेखर शामिल हैं । प्रतिक्रिया जहाजों वाणि…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक श्री माइकल Connolly और डॉ रोनाल्ड Zuckermann (आणविक फाउंड्री, लॉरेंस बर्कले राष्ट्रीय प्रयोगशाला) peptoid संश्लेषण में तकनीक के समर्थन के लिए शुक्रिया अदा करना चाहूंगा । हम राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन (चे-१३०१५०५) से समर्थन स्वीकार करते हैं । पेसिफिक युनिवर्सिटी में केमिस्ट्री मास स्पेक्ट्रोमेट्री फैसिलिटी पर सभी मास स्पेक्ट्रोमेट्री प्रयोगों का आयोजन किया गया ।
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).
