Sentez ve kütle spektrometresi analizleri Oligo-peptoids
Summary
Bir iletişim kuralı oligo-peptoids dizi analizi tarafından takip manuel sentezi için kütle spektrometresi tarafından açıklanmıştır.
Abstract
Peptoids sıra tarafından denetlenen peptit taklit eden reaksiyonlar N alkylated glisin birimlerinin oluşan vardır. Birçok potansiyel uygulamalar arasında peptoids, moleküler bilgi depolama türü düşünülmüştür. Kütle spektrometresi analiz yönteminin seçimi için sıralama peptoids olarak kabul edilmiştir. Peptoids yolu ile yinelenen bir iki aşamalı reaksiyon döngüsü kullanılarak katı faz kimya sentez. Burada el ile oligo-peptoids sentez ve tandem kütle spektrometresi (MS/MS) yöntemlerle peptoids dizisini analiz etmek için bir yöntem mevcut. Örnek peptoid N-(2-methyloxyethyl) glisin (Nme) ve N-(2-Feniletil) glisin (Npe) yanı sıra bir N-(2-aminoethyl) glisin (Nae) N-terminus adlı alternatif oluşan bir nonamer var. Peptoid dizi formülü Ac asetil grup nerede Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2‘ dir. Sentez bir piyasada bulunan katı faz yanıtı gemi içinde yer alır. Pisti Amid reçine sağlam destek C-terminus adlı bir Amid grubu ile peptoid verim için kullanılır. Peptoid çarpım dizi analizi bir electrospray iyonlaşma kaynağına birleştiğinde bir triple quadrupole Kütle Spektrometre kullanılarak tabi tutulur. MS/MS ölçüm parçası iyonları şarj edilmiş peptoid ayrılma kaynaklanan bir spektrum üretir. Parça iyonları onların kitle ücret oranı (m/z) değerlere göre sıralanır. M/z değerleri parçası iyonlar karşı teorik olarak tahmin edilen parça iyonlar, kitleler nominal peptoid parçalanma şemasına göre karşılaştırılır. Analiz şarj edilmiş peptoid bir parçalanma desen oluşturur. Parçalanma desen tarafsız peptoid monomer dizi ilişkilidir. Bu bağlamda, MS analizi peptoids sırası bilgi okur.
Introduction
Peptoids bir sıra kontrollü polimerler peptidler yapısını taklit omurga yapıları ile sınıfıdır. Peptoids çeşitli aminler, peptoids son derece ayarlanabilir özellikleri1,2sergilemek sağlayan sentez. Peptoids moleküler modelleri olarak terapötik ajanlar kabul ve ligandlar proteinler3,4,5,6olarak tasarlanmış biyofiziksel araştırma için kullanılmaktadır. Peptoids anti-fouling ve antikor mimetic malzemeleri, antimikrobiyal ajanlar ve enzim inhibitörleri7,8,9gibi biyolojik olarak aktif bileşikler çeşitli içine geliştirilmiştir. Son derece düzenli ve akort doğa ile peptoids Ayrıca, moleküler bilgi depolama10bir türü olarak düşünülmüştür. Bu farklı uygulamaların keşfi sırası karakterize etmek için verimli analitik yöntem geliştirme ve peptoids yapısı için çağırır. Tandem kütle spektrometresi tabanlı teknikleri söz peptoids11,12,13de dahil olmak üzere polimerler, sıra kontrollü sıra özelliklerini analiz etmek için seçtiğiniz yöntemi olarak göstermiştir, 14,15. Ancak, sistematik çalışmalar kaynaklanan peptoid iyon parçalanma desenleri birleştiriliyor kütle spektrometresi çalışmaları ve peptoids yapısal bilgi çok sınırlıdır.
Peptoids kolayca bir katı faz yöntemiyle sentez. İyi gelişmiş yöntem bir yineleme bir iki adım monomer ek döngüsü16,17içerir. Her ek döngüsünde bir reçine bağlı Amin haloacetic asit (genellikle Bromoasetik asit, BMA) tarafından acetylated ve bu birincil Amin ile yer değiştirme reaksiyonu tarafından takip ediyor. Her ne kadar otomatik sentez protokolleri peptoid sentezi için rutin olarak uygulanan, peptoids el ile mükemmel verimleri bir standart Kimya Laboratuvarı16,18,19, ile sentezlenmiş 20.
Laboratuarımızın manuel peptoid sentez yöntemi kabul ve varolan yöntemleri kullanılan aparat Basitleştirilmiş. Daha önce bir dizi kullanarak MS/MS teknikleri21,22,23peptoids parçalanma şekillerinin inceledik. Onlar çarpışma kaynaklı ayrılma (CID)21,23 için tabi olan veya elektron-ayrılma (ECD)22 deneyler yakalama peptoids karakteristik fragmentations üretmek bizim sonuçlar gösterir. Bu makalede, biz nasıl oligo-peptoids standart kimya laboratuarında sentez, nasıl bir triple quadrupole Kütle Spektrometre kullanılarak CID deneyler ve spektral verileri çözümlemek nasıl göstermek. Sentez ve karakterize için peptoid N-terminal asetilasyon ve C-terminal amidation, Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2ile bir nonamer var. Peptoid yapısı şekil 1‘ de gösterilen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bir nonamer peptoid, Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2, sunulan protokolü kullanılarak sentez. Sentez aparatı bir şırınga benzeri polipropilen katı faz yanıtı gemi ve mekanik bir shaker içerir. Reaksiyon damarları ticari olarak kullanılabilir ve düşük maliyetli. Mekanik bir shaker kimya laboratuvarları ortak bir cihaz var. Bir şırınga benzeri reaksiyon gemi kullanımıyla, çözüm içine çizilmiş ve pistonu el ile hareket ettirerek geminin dışına itti. Bu teknik bir tek tepki gemi için…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar Bay Michael Connolly ve Dr. Ronald Zuckermann (moleküler dökümhane, Lawrence Berkeley National Laboratory) peptoid sentez teknik desteği için teşekkür etmek istiyorum. Ulusal Bilim Vakfı (CHE-1301505) desteğinden anıyoruz. Tüm kütle spektrometresi deneyler Pasifik Üniversitesi’nde kimya kütle spektrometresi tesisinde yapılmıştır.
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% |
Referenzen
- 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).
