Summary

합성 및 올리고 peptoids의 질량 분석 분석

Published: February 21, 2018
doi:

Summary

프로토콜은 질량 분석에 의해 올리고 peptoids 시퀀스 분석 다음의 수동 합성에 설명 되어 있습니다.

Abstract

Peptoids N-alkylated 글리신 단위의 구성 된 시퀀스 제어 펩 티 드를 흉내 낸 올리고 있습니다. 많은 잠재적인 응용 프로그램, peptoids 분자 정보 스토리지의 유형으로의 생각 되었다. 질량 분석 분석 시퀀싱 peptoids에 대 한 선택의 방법을 고려 하고있다. Peptoids 반복 2 단계 반응 사이클을 사용 하 여 단단한 단계 화학을 통해 합성 될 수 있다. 여기 우리는 수동으로 올리고 peptoids을 합성 하 고 탠덤 질량 분석 (MS/MS) 기술을 사용 하 여 peptoids의 시퀀스를 분석 하는 방법을 제시. 샘플 peptoid nonamer는 N-(2-aminoethyl) 글리신 (내) N-말단에 뿐만 아니라 N-(2-methyloxyethyl) 글리신 (Nme) 및 N-(2-phenylethyl) 글리신 (Npe), 교류의 구성 이다. peptoid의 시퀀스 수식이입니다 Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2, Ac는 아 세 틸 그룹. 합성은 상업적으로 사용할 수 있는 고체 상 반응 용기에 일어난다. 링크 아 미드 수 지는 C-말단에 아 미드 그룹 peptoid를 고체 지원으로 사용 됩니다. 결과 peptoid 제품 분무 이온화 소스에 결합 된 트리플-사중 극 자 질량 분석기를 사용 하 여 시퀀스 분석을 복종 된다. MS/MS 측정 된 peptoid의 분리에서 유래 파편 이온의 스펙트럼을 생성 합니다. 조각 이온 들의 질량 대 전 비 (m/z)의 값에 따라 밖으로 정렬 됩니다. 조각 이온의 m/z 값 peptoid 조각화의 계획에 따라 이론적으로 예측 된 조각 이온의 명목상 대 중에 대 한 비교 됩니다. 분석 된 peptoid의 조각화 패턴을 생성합니다. 조각화 패턴 중립 peptoid의 단위체 시퀀스에 상관 된다. 이와 관련, MS 분석은 peptoids의 시퀀스 정보를 읽습니다.

Introduction

Peptoids는 펩 티 드의 구조를 흉내 낸 등뼈 구조와 시퀀스 제어 고분자의 클래스. Peptoids 수 수 합성 다양 한 아민에서 높은 가변 속성1,2전시 peptoids를 가능 하 게. Peptoids 생물 연구, 치료 대리인으로 간주 하 고 ligands 단백질3,4,,56으로 설계에 대 한 분자 모형으로 사용 되었습니다. Peptoids 다양 한 생물학적 활성 화합물, 안티 파울 링 및 항 체 모방 재료, 항균 성 대리인 및 효소 억제제7,,89등으로 개발 되었습니다. 매우 정렬 하 고 조정할 수 있는 자연과 peptoids 분자 정보 저장10의 유형으로의 생각 또한 있다. 이러한 다양 한 응용 프로그램의 시퀀스를 특성화 하기 위해 효율적인 분석 방법의 개발 및 peptoids의 구조에 대 한 호출 합니다. 탠덤 질량 분석 기반 기술을 포함 peptoids11,12,13, 시퀀스 제어 고분자의 시퀀스 속성을 분석 하기 위한 방법의 선택으로 약속으로 나타났습니다. , 1415. 그러나, peptoid 이온 조각화 패턴에서 결과 상호 연결 하는 체계적인 연구 질량 분석 연구 및 peptoids의 구조적 정보는 매우 제한 된.

Peptoids은 단단한 단계 메서드를 사용 하 여 쉽게 합성 수 있습니다. 잘 개발 된 방법은 2 단계 단위체 또한 사이클16,17의 반복을 포함 한다. 각 추가 주기에서 수 지 바인딩된 아민 haloacetic 산 (일반적으로 bromoacetic 산, BMA)에 의해 acetylated 그리고 이것은 1 차 아민으로 변위 반응 옵니다. Peptoids는 표준 화학 실험실16,,1819, 에서 우수한 수익률 수동으로 합성 수 자동된 합성 프로토콜 peptoid 합성에 정기적으로 적용 된, 있지만 20.

우리의 실험실 수동 peptoid 합성의 방법을 채택 있으며 기존의 방법에서 사용 하는 기구를 간소화 합니다. 우리는 이전 MS/MS 기술을21,,2223을 사용 하 여 peptoids의 일련의 분열 패턴을 공부 했다. 우리의 결과 peptoids 생산 특성 fragmentations 그들은 충돌 유도 된 분리 (CID)21,23 하 대상이 됩니다 또는 전자 붙 잡음 분리 (ECD)22 실험 할 때 표시 됩니다. 이 문서에서는, 어떻게 올리고 peptoids 표준 화학 실험실에서 종합 될 수, 트리플-사중 극 자 질량 분석기를 사용 하 여 CID 실험을 수행 하는 방법 및 스펙트럼 데이터를 분석 하는 방법을 보여 줍니다. 합성 하 여 특징 peptoid는 N 맨끝 acetylation와 C 터미널 amidation, Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2nonamer. peptoid의 구조는 그림 1에 표시 됩니다.

Protocol

1입니다. Peptoid의 합성 참고: 합성 수 지 수 지 붓기 고 보호 그룹을 제거 하 여 활성화로 시작 합니다. 이것은 성장 하는 단위체 추가 사이클을 반복을 통해 수 지에 peptoid 체인 옵니다. 수 지에 결합 하는 첫 번째 단량체 C 맨끝 잔류물 이다. peptoid은 N-말단에 C-말단에서 늘어난다. 일단 원하는 peptoid 시퀀스, 달성 수 지 떨어져 죽 습와 peptoid 제품을 정화. 시 약의 준…

Representative Results

N 맨끝 acetylation, Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2와 9-메 르 peptoid의 구조는 그림 1에 표시 됩니다. peptoid 단단한 단계 접근 방식을 통해 fritted 폴 리 프로필 렌 반응 용기에 수동으로 합성 했다. 링크 아 미드 수 지 (0.047 mmol, 로드 0.56 mmol/g 84 mg) amidated C terminus와 peptoid를 고체 지원으로 사용 됩니다. Peptoid 체인의 단위체 또한 여러 사이클에 의해 만들어?…

Discussion

Nonamer peptoid, Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2, 제시 하는 프로토콜을 사용 하 여 합성 되어 있다. 합성 장치는 주사기 모양의 폴 리 프로필 렌 고체 상 반응 배 및 기계 통 포함 됩니다. 반응 선박 상업적으로 사용할 수 있으며 저렴 한 비용. 기계적인 통은 화학 실험실에서 일반적인 기구 이다. 주사기 같은 반응 배를 사용 하 여, 솔루션으로 그려진 고 플런저를 수동으로 이동 하 여 배를 밀어. 이 ?…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

저자는 마이클 코놀리 씨과 박사 로널드 Zuckermann (The 분자 주조, 로렌스 버클리 국립 연구소) peptoid 합성에서 기술 지원에 감사 하 고 싶습니다. 우리 인정 국립 과학 재단 (체-1301505)에서 지원 합니다. 모든 질량 분석 실험 대학 태평양에서 화학 질량 분석 시설에서 실시 했다.

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%

Riferimenti

  1. Sun, J., Zuckermann, R. N. Peptoid Polymers: A Highly Designable Bioinspired Material. ACS Nano. 7 (6), 4715-4732 (2013).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Patch, J. A., Barron, A. E. Helical Peptoid Mimics of Magainin-2 Amide. J. Am. Chem. Soc. 125 (40), 12092-12093 (2003).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Lutz, J. -. F., Ouchi, M., Liu, D. R., Sawamoto, M. Sequence-Controlled Polymers. Science. 341 (6146), 628 (2013).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. Sarma, B. K., Kodadek, T. Submonomer Synthesis of A Hybrid Peptoid-Azapeptoid Library. ACS Comb Sci. 14 (10), 558-564 (2012).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).

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Citazione di questo articolo
Ren, J., Mann, Y. S., Zhang, Y., Browne, M. D. Synthesis and Mass Spectrometry Analysis of Oligo-peptoids. J. Vis. Exp. (132), e56652, doi:10.3791/56652 (2018).

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