Synthèse et analyse de spectrométrie de masse des Oligo-peptoids
Summary
Un protocole est décrit pour la synthèse manuelle des oligo-peptoids suivie par le séquençage par spectrométrie de masse.
Abstract
Peptoids sont contrôlées par séquence des oligomères de peptide-imitant constitués d’unités de glycine N-alkylés. Parmi les nombreuses applications potentielles, peptoids ont été considérés comme un type de stockage de l’information moléculaire. Analyse par spectrométrie de masse a été considéré la méthode de choix pour les peptoids de séquençage. Peptoids peut être synthétisé par l’intermédiaire de la chimie en phase solide à l’aide d’un cycle répétitif de réaction en deux étapes. Nous présentons ici une méthode pour synthétiser manuellement oligo-peptoids et d’analyser la séquence de la peptoids à l’aide de techniques de spectrométrie de masse (MS/MS) en tandem. L’exemple peptoid est un nonamer composé d’une alternance de N-(2-methyloxyethyl) glycine (Nme) et N-(2-phényléthyle) glycine (Npe), ainsi qu’une glycine N-(2-aminoéthyl) (Nae) à l’extrémité N-terminale. La formule de la séquence de la peptoid est Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2, Ac désignant le groupe acétyle. La synthèse se déroule dans un réacteur de phase solide disponible dans le commerce. La résine d’amide de patinoire est utilisée comme le support solide pour produire la peptoid avec un groupe amide à l’extrémité C-terminale. Le produit de peptoid qui en résulte est soumis à l’analyse de la séquence à l’aide d’un spectromètre de masse quadripolaire triple couplé à une source d’ionisation par électronébulisation. La mesure de la SM/SM produit une gamme d’ions fragments résultant de la dissociation des peptoid chargée. Les ions fragments sont triées selon les valeurs de leur rapport masse sur charge (m/z). Les valeurs de m/z des ions fragments sont comparées les masses nominales des ions fragments prédites théoriquement, selon le schéma de fragmentation peptoid. L’analyse génère un modèle de fragmentation de la peptoid chargée. Le patron de fragmentation est corrélé à la séquence de monomère de la peptoid neutre. À cet égard, l’analyse MS lit les informations de séquence de la peptoids.
Introduction
Peptoids sont une classe de polymères séquence contrôlée avec des structures de base imitant la structure des peptides. Peptoids peut être synthétisé de diverses amines, qui permet peptoids d’exposer des propriétés hautement accordables1,2. Peptoids ont servi de modèles moléculaires pour la recherche biophysique, considérés comme agents thérapeutiques et conçu en tant que ligands pour protéines3,4,5,6. Peptoids ont été élaborés dans une variété de composés biologiquement actifs, tels que les matériaux antisalissure et anticorps-mimétique, agents antimicrobiens et enzyme inhibiteurs7,8,9. Avec un caractère très ordonné et accordable, peptoids ont aussi été considérés comme un type de stockage d’information moléculaire10. La découverte de ces appels de diverses applications pour le développement de méthodes d’analyse efficaces pour caractériser la séquence et la structure des peptoids. Techniques basées sur la spectrométrie en tandem mass ont montré prometteur comme la méthode de choix pour analyser les propriétés de la séquence de polymères séquence-contrôlée, notamment peptoids11,12,13, 14,15. Cependant, corrélant les patrons de fragmentation peptoid ion résultant des études systématiques des études de spectrométrie de masse et l’information structurale de peptoids sont très limitées.
Peptoids peuvent être facilement synthétisés en utilisant une méthode de la phase solide. La méthode bien développée implique une itération de l’un en deux étapes monomère addition cycle16,17. Dans chaque cycle d’addition, une amine résine liée est acétylée par un acides haloacétiques (généralement l’acide bromoacétique, BMA), et elle est suivie d’une réaction de déplacement avec une amine primaire. Bien que la synthèse automatique des protocoles ont été appliqués systématiquement pour la synthèse de peptoid, les peptoids peuvent être synthétisés manuellement avec d’excellents rendements dans une norme chimie laboratoire16,18,19, 20.
Notre laboratoire a adopté la méthode de synthèse de peptoid manuel et simplifié les appareils utilisés dans les méthodes existantes. Nous avons précédemment étudié les patrons de fragmentation d’une série de peptoids à l’aide de MS/MS techniques21,22,23. Nos résultats montrent que peptoids produire fragmentations caractéristiques lorsqu’elles sont soumises à la dissociation induite par collision (CID)21,23 ou capture d’électrons expériences22 dissociation (DPE). Dans cet article, nous démontrons comment oligo-peptoids peut être synthétisée dans un laboratoire de chimie standard, comment réaliser les expériences de CID à l’aide d’un spectromètre de masse quadripolaire triple et analyser les données spectrales. La peptoid à être synthétisé et caractérisé est un nonamer avec l’acétylation N-terminal et C-terminal amidation, Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2. La structure de la peptoid est illustrée à la Figure 1.
Protocol
Representative Results
Discussion
Un peptoid nonamer, Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2, a été synthétisé en utilisant le protocole présenté. Les appareils de synthèse implique un navire seringue comme réaction en phase solide en polypropylène et un agitateur mécanique. Les navires de la réaction sont commercialement disponibles et peu coûteux. Un agitateur mécanique est un dispositif commun dans les laboratoires de chimie. Avec l’utilisation d’un réacteur de type seringue, solutions peuvent être aspirées et poussées hors d…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs aimeraient remercier M. Michael Connolly et Dr Ronald Zuckermann (The Molecular Foundry, Lawrence Berkeley National Laboratory) de soutien technique dans la synthèse de peptoid. Nous reconnaissons l’appui de la National Science Foundation (CHE-1301505). Toutes les expériences de spectrométrie de masse ont été menées à l’installation de spectrométrie de masse de chimie à l’Université du Pacifique.
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% |
References
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