Name: synthetic methodology for asymmetric ferrocene derived bio-conjugate systems via solid phase resin-based methodology
Uploaded: 2015-03-12T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 7 s
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KGは、RAウェルチ財団補助金P-1760、（KG）は数学と科学教育のTCUアンドリュース研究所、（KG）はTCU研究と創造活動グラントと（JHSへ）TCU SERCグラントによってサポートされていました。

ビオチンFcのシステインの1の合成（1） <ol><li>樹脂に結合した1を製造する固相法。 <ol><li>フリットシリンジにビオチンロードされた樹脂（250mgを、0.145ミリモル）を配置し、ジメチルホルムアミド（5ml）に策定し、20分間ラボシェーカー上で注射器を振盪することにより樹脂を膨潤させる。ソリューションを追放し、1より多くの時間を腫れジメチルホルムアミドを繰り返します。 </li><li>振とうの10〜15分、続いて注射器に、ジメチルホルムアミド中20％ピペリジン4-6を加えてFmoc保護基を除去する。ピペリジンの別の4〜6ミリリットルで脱保護処理を繰り返します。 3×ホルムアミド、3倍のジメチルホルムアミド順序で樹脂を洗浄：メタノール（1：1）、3回メタノール：ジクロロメタン（1：1）、3回ジクロロメタン、約5 mlずつ。加熱時のブルーの存在によって成功した脱保護を確認するためにビーズの小さなサンプリング（〜10）にニンヒドリンテスト（+）を行います。 </li><li> 1&#39;-のFmoc-アミノフェロセン-1-カルボン酸を含む溶液を混合する（203.3ミリグラム、0.4350ミリモル）、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール水和物（58.8ミリグラム、0.413ミリモル）、ジイソプロピルカルボジイミド（0.0673ミリリットル、0.435ミリモル）、ジイソプロピルエチルアミン（0.0757ミリリットル、0.435ミリモル）、および4：ジクロロメタンの1：1混合物とジメチルホルムアミド。フリットシリンジにこれを描画し、軽く6時間ラボシェーカーで振る。その後、注射器からソリューションを追放し、前述のように洗う。 </li><li>カップリングを確認するために、上記のように - （）ニンヒドリンテストを実行します。ニンヒドリン試験は、まだ部分を含む鉄の結合から誘導されるビーズのオレンジ色にもかかわらず、結合を確認するのに有用であり得る。 </li><li>その後、ジメチルホルムアミド中20％ピペリジンを添加することによりFmoc基を除去し、上記のように洗浄した。ニンヒドリン試験（+）は、Fmoc除去を確認するために使用されるべきである。 </li><li>のFmoc-Cysの（Trt）と-OH（254.8ミリグラム、0.4350ミリモル）、ジイソプロピルカルボジイミド1-ヒドロキシベンゾトリアゾール水和物（58.8 mgの、0.4125ミリモル）、（0.0673ミリリットル、0.4350からなる溶液を準備ミリモル）、ジイソプロピルエチルアミン（0.0757ミリリットル、0.4350ミリモル）、および4：ジクロロメタンとジメチルホルムアミドの1：1混合物。このシステインカップリングカクテルのフリットシリンジを加え、穏やかに6時間振る。以前に記載されたプロトコルを使用して洗ってください。 </li><li> 20％ピペリジンと洗浄とのFmoc成分を除去し、（ -​​ ）ニンヒドリン試験を用いてカップリングすることを確認します。ニンヒドリン試験（+）を使用して、アミン遊離ターミナルを確認してください。 </li></ol></li><li>樹脂からの1の切断。 <ol><li> TFAの溶液（9.45ミリリットル）、水（0.25 ml）を、1,2-エタンジチオール（0.25 ml）を確認し、トリイソプロピルシラン（0.1mL）を、シリンジに追加し、4時間穏やかに振とうする。 </li><li>エッペンドルフチュー​​ブ中で、得られた赤茶色の溶液を収集し、空気流を用いてゆっくりとTFAを蒸発させる。 </li><li>穏やかな撹拌を形成するであろう、1を沈殿さエッペンドルフチューブに冷ジエチルエーテル（〜15ml）に加える。遠心分離を介して生成物（1 gで5分）を単離する。 Tジエチルエーテル洗浄液（~60 mlの総）及び遠心分離機の鶏反復サイクルは、赤/褐色の固体として1を得た。 </li></ol></li></ol> 1の2。評価と解析<ol><li>アイデンティティは1 H（16スキャン）と重水素化メタノール（300μL）およびESI-MS分析における13 C NMR（512スキャン）を使用して、 図2に示す接続性や組成と一致していることを確認してください。 以下の結果を期待する： 1 H NMRスペクトル（CD 3 OD）δ/ ppmで：1.407から1.684（メートル、6H）、2.245（トン、2H）、2.665から3.150（メートル、12H）、4.015（トン、1H）、4.104の（d、2H ）、4.274（qは、1H）、4.426の（d、2H）、4.479（qは、1H）、4.595（tは、1 H）及び13 C NMRスペクトル（CD 3 OD）δ/ ppmで：24.644（CH 2）、25.472 （CH 2）、28.051（CH 2）、28.300（CH 2）、35.474（CH 2）、38.698（CH 2）、39.241（CH 2）、39.717（CH 2）、55.340 / 55.538（Cpのリング） 60.286（CH）、61.964（CH）、62.521 / 62.821（CPリング）、66.038 / 66.170（CPリング）、69.153 / 69.328（CPリング）、71.468 / 71.593（CPリング）、76.466（CH）、171.770 （C = O）、175.361（C = O）。 ESI-MS（M / z）は：実測：639.00 [1 +のNa] +、理論値：639.1 [1 +のNa] +とHR-MS（M / Z）：実測：617.2049 [1 + H] +、理論値： 617.1622 [1 + H] +。 </li><li>孤立した1の組成を確認するために、HPLC、元素分析を行います。 C8を使用して実施するHPLCクロマトグラムを0.5ml /分の流速で100％MeOHを用いて逆相カラム。注：HPLC保持時間は以下の通りであった：3.198から4.674分。 </li></ol>金表面上の1の3の固定化<ol><li> 2〜0.25の正方形にポリマー担保金のスライドをカット。 </li><li> 1（〜1ミリモル）のDI水溶液で50mlのビーカーを埋める。 </li><li>ビーカーに金のスライドを追加し、時計皿でカバーしています。すべてフローガラススライドを撹拌せずに室温でO / Nインキュベートした。 </li><li>溶液からの金のスライドを削除し、空気中のそれが乾燥許す。 </li><li> 1を固定化した観察する走査型電子顕微鏡（または同等品）を用いた走査型電子顕微鏡像を得る。 </li></ol>

The authors have nothing to disclose.

非対称のフェロセン誘導体の合成は、溶液中に挑戦されている。例えば、溶液中の1を製造する試みは、所望の生成物（20％未満）の低い収率をもたらした。同様に、1&#39;-アミノフェロセンカルボン酸（ サンセリフのFmoc）および樹脂結合ビオチンを利用する反応はBaristic らによって報告重合生成物と一致して不溶性生成物をもたらした。そして最小限の製品。47<...

バイオセンサは、選択的分析のためのプラットフォームとして、生体分子認識技術を採用し、その特異性、速度、および低コストのために利用される小型の装置である。生体分子の検出のための電気化学的バイオセンサは、そのシンプルさ、コスト効率、高感度のために、この分野の最前線にある。これらのセンサの1,3一般的な解剖学は、対象とする生物学的マーカーに特異的な認識分子を搭載した電極である。認識分子によりバイオマーカーの結合は、簡単な測定によって検出され得る電位または電流の局所的な変化をもたらす。認識部分とデートするには、酵素、4-8抗体、9-12細胞全体、13-16受容体、17-20ペプチド21-23とDNA 24の範囲とすることができる、大部分が大きく、生物学的分子に焦点を当ててきた。25-28リサーチこの分野での取り組みは、主にWHE免疫センサーに集中している免疫再（フェロセンなど）、レドックス活性コアを固定化し、目的の抗体を検出するために使用される。これらの研究は、抗原/抗体の使用に起因する合併症に起因する不良による精度と時間消費への臨床応用から除外されている。1,3栽培注意が生物医学の小分子の検出（未満1キロ/モル）に焦点を当てている、食品や国家安全保障に加えて、環境の関心。29バイオセンサーデバイスの最もよく知られている例は、ポケットサイズの電流測定メーターに接続されたスクリーン印刷された酵素電極を有するセルフテストグルコースモニター、である。これらのシステムは、典型的には、グルコース酸化反応で発生した電荷の総量は、ある期間にわたって測定された電量分析法を利用する。市場性のあるデバイスは、携帯用堅牢でなければならない一般の集団のために容易に利用するためにハンドヘルド。 フェロセン等のレドックスタグがnecessaですほとんどのバイオマーカーは、本質的に電気化学的に活性でないように、溶液中のバイオマーカーまたは小分子の電気化学的検出を提供するために、RY。30-38フェロセンは、電気化学的バイオセンサーへの統合のための優れた選択肢となり電気化学のゴールドスタンダードであり、有機金属分子である。フェロセンベースの酸化還元活性種はすでにサイズが小さいため、優れた安定性、便利な合成アクセス、容易な化学修飾、相対的な親油性、及び酸化還元チューニングのしやすさにかなりの注目を集めている。3,30-42小分子を有するフェロセンコアをベース金属イオンや小分子の検出器として広く使用され、このような生体分子のようなより大きな化学種を標的32-38,43システムは、電気化学的表面上に埋め込 ​​まれたフェロセン誘導体大きな抗体または免疫グロブリンの結合を利用している。1,3,39 、それぞれの場合には44、潜在的な、現在のintensi鉄III / II鉄の酸化還元対のティは、このように、分析物分子の存在を示す新たな分光ハンドルを生成する、分子の結合の際に変化した。この変更は、シクロペンタジエニル環のπシステムと鉄のd軌道との間で発生した大規模なオーバーラップから生じる。パイ-システムが変更された場合、 すなわち、誘導体化するか、または、その後軌道相互作用が意志、順番に、変更を反応させた。これは、鉄芯に影響を与えるとFe III /鉄II対の電位の変化として観察することができる。40,45,46これらのプロパティは、電気化学的イムノアッセイまたはバイオセンサーで定量化剤として使用するためのそのようなシステムは魅力的である。 バイオセンサーの能力のために特定のフェロセンを含むシステムを製造するためには、標的分子に特異的なバイオレセプター、ワンCp環を変更して、電気化学的読み出しまたはELECの分子テザーのような他のCp環を利用することが最適であるtrode（ 図1）。これらの非対称のフェロセン誘導体の合成は、副反応および分子間架橋の際に形成された二量体およびポリマー種の形成によって攻撃される。47が、アミド結合を生成するカップリング化学は、このような生物学的成分を含むフェロセンの単純な誘導体を提供するための最も直接的なルートであるペプチドおよびその代謝物など。したがって、第一のペプチド合成メリフィールドによって、1950年代に開発された固相技術は、フェロセンを含有する有機金属化合物に適用することができる。有する直交置換1&#39;-のFmoc-アミノフェロセン-1-カルボン酸分子、受容体部分（ビオチン）、電気化学的な読み出し（フェロセン）と固定リンカー成分（システイン）を含むことができるフェロセンシステムの使用を介して構築され、本明細書に詳述されて。このバイオコンジュゲートの合成は、金表面上に固定化するための証拠としてだけでなく、議論されている。この作品のrepresenビオチン、フェロセン及び金表面上に固定化するためのアミノ酸から構成されるシステムの最初のプレゼンテーションのts。

<table><tbody><tr><td>Biotin Novatag Resin</td><td>NovaBiochem</td><td>8550510001</td><td></td></tr><tr><td>TORVIQ 10 ml Luer Lock Fritted Syringe</td><td>Fisher</td><td>NC9299151</td><td></td></tr><tr><td>piperidine</td><td>Acros</td><td>P/3520/PB05</td><td></td></tr><tr><td>ninhydrin test</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>60017-1ea</td><td></td></tr><tr><td>1&amp;rsquo;-Fmoc-amino-ferrocene-1-carboxylic acid</td><td>Omm Scientific</td><td>Special Order</td><td></td></tr><tr><td>&lt;em&gt;N,N&amp;prime;&lt;/em&gt;-Diisopropylcarbodiimide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D125407-5G</td><td></td></tr><tr><td>Fmoc-Cys(Trt)-OH</td><td>Novabiochem</td><td>8520080025</td><td></td></tr><tr><td>trifluoroacetic acid</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T5408</td><td></td></tr><tr><td>1,2-ethanedithiol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>2930</td><td></td></tr><tr><td>triisopropyl silane</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>233781</td><td></td></tr><tr><td>Eppendorf tubes (20 ml)</td><td>any source</td><td></td><td></td></tr><tr><td>methanol</td><td>any source</td><td></td><td>dry with molecular sieves prior to use &amp;amp; store in 100 ml media bottle for easy usage</td></tr><tr><td>dichloromethane</td><td>any source</td><td></td><td>dry with molecular sieves prior to use &amp;amp; store in 100 ml media bottle for easy usage</td></tr><tr><td>dimethylformamide</td><td>any source</td><td></td><td>dry with molecular sieves prior to use &amp;amp; store in 100 ml media bottle for easy usage</td></tr><tr><td>centrifuge</td><td>any source</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

synthetic methodology for asymmetric ferrocene derived bio-conjugate systems via solid phase resin-based methodology

早期発見は、ほとんどの疾患の治療の成功の鍵であり、多くの型の癌の診断および治療のために特に不可欠である。利用される最も一般的な技術は、磁気共鳴イメージング（MRI）、陽電子放射断層撮影（PET）、及びコンピュータ地形（CT）のようなモダリティを撮像し、疾患の物理的構造を把握するために最適であるが、一度だけ実行されるすべての4つまですることができている造影剤と全体的なコストを使用しているため6週間。同様にこのことを念頭に置いて、そのような臨床医のオフィスで、疾患の段階及び/又は治療の有効性を評価し、適時にそうバイオセンサ、などの「ポイントオブケア」の開発技術は、治療プロトコルに革命をもたらすであろう。1生物学的に関連する分子2の検出のためのフェロセンベースのバイオセンサーを探求する手段は、方法は、本明細書に記載フェロセン-ビオチンバイオコンジュゲートを生成するために開発された。このレポートは、金表面に固定化することができるビオチンフェロセン - システインシステムに焦点を当てます。

1の樹脂結合形態は、 図2に示されている。フェロセン成分の共有結合により、鉄吸収とは異なり連続的な洗浄で永続と複合体を含む固定化された鉄の指標である樹脂ビーズのオレンジ色合いを生じさせる樹脂ビーズのPEG成分。 1の樹脂を含まない形態では、樹脂ビーズの色が同じである。樹脂ビーズから化合物を除去した後、方法から得られた純度およ?...

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Synthetic Methodology for Asymmetric Ferrocene Derived Bio-conjugate Systems via Solid Phase Resin-based Methodology

The synthesis of asymmetric species of ferrocene is challenging using solution techniques. This report focuses on the methods carried out to produce a ferrocene-biotin bioconjugate using facile and clean reactions accomplished via solid-phase synthesis. Incorporation of a thiolate moiety is shown to impart the ability for immobilization on gold surfaces.

固相樹脂系の方法論を経由して、非対称フェロセン派生バイオコンジュゲートシステムのための合成方法論

Early detection is a key to successful treatment of most diseases, and is particularly imperative for the diagnosis and treatment of many types of cancer. ...

synthetic-methodology-for-asymmetric-ferrocene-derived-bio-conjugate

Research

JoVE Journal

Chemistry

9.6K ビュー.  Texas Christian University. The synthesis of asymmetric species of ferrocene is challenging using solution techniques. This report focuses on the methods carried out to produce a ferrocene-biotin bioconjugate using facile and clean reactions accomplished via solid-phase synthesis. Incorporation of a thiolate moiety is shown to impart the ability for immobilization on gold surfaces.

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Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

The chemical linking or bioconjugation of proteins to fluorescent dyes, drugs, polymers and other proteins has a broad range of applications, such as the development of antibody drug conjugates (ADCs) and nanomedicine, fluorescent microscopy and systems chemistry. For many of these applications, specificity of the bioconjugation method used is of prime concern. The Michael addition of maleimides with cysteine(s) on the target proteins is highly selective and proceeds rapidly under mild conditions, making it one of the most popular methods for protein bioconjugation.
We demonstrate here the modification of the only surface-accessible cysteine residue on yeast cytochrome c with a ruthenium(II) bisterpyridine maleimide. The protein bioconjugation is verified by gel electrophoresis and purified by aqueous-based fast protein liquid chromatography in 27% yield of isolated protein material. Structural characterization with MALDI-TOF MS and UV-Vis is then used to verify that the bioconjugation is successful. The protocol shown here is easily applicable to other cysteine - maleimide coupling of proteins to other proteins, dyes, drugs or polymers.

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

This protocol details the important steps required for the bioconjugation of a cysteine containing protein to a maleimide, including reagent purification, reaction conditions, bioconjugate purification and bioconjugate characterization.

タンパク質のバイオコンジュゲートの合成<em&gt;経由で</em&gt;システイン - マレイミドケミストリー

The chemical linking or bioconjugation of proteins to fluorescent dyes, drugs, polymers and other proteins has a broad range of applications, such as the ...

化学

Synthesis of a Water-soluble Metal&#8211;Organic Complex Array

We demonstrate a method for the synthesis of a water-soluble multimetallic peptidic array containing a predetermined sequence of metal centers such as Ru(II), Pt(II), and Rh(III). The compound, named as a water-soluble metal-organic complex array (WSMOCA), is obtained through 1) the conventional solution-chemistry-based preparation of the corresponding metal complex monomers having a 9-fluorenylmethyloxycarbonyl (Fmoc)-protected amino acid moiety and 2) their sequential coupling together with other water-soluble organic building units on the surface-functionalized polymeric resin by following the procedures originally developed for the solid-phase synthesis of polypeptides, with proper modifications. Traces of reactions determined by mass spectrometric analysis at the representative coupling steps in stage 2 confirm the selective construction of a predetermined sequence of metal centers along with the peptide backbone. The WSMOCA cleaved from the resin at the end of stage 2 has a certain level of solubility in aqueous media dependent on the pH value and/or salt content, which is useful for the purification of the compound.

A potential general method for the synthesis of water-soluble multimetallic peptidic arrays containing a predetermined sequence of metal centers is presented.

水溶性有機金属錯体アレイの合成

We demonstrate a method for the synthesis of a water-soluble multimetallic peptidic array containing a predetermined sequence of metal centers such as ...

Constructing Thioether/Vinyl Sulfide-tethered Helical Peptides Via Photo-induced Thiol-ene/yne Hydrothiolation

Here, we describe a detailed protocol for the preparation of thioether-tethered peptides using on-resin intramolecular/intermolecular thiol-ene hydrothiolation. In addition, this protocol describes the preparation of vinyl-sulfide-tethered peptides using in-solution intramolecular thiol-yne hydrothiolation between amino acids that possess alkene/alkyne side chains and cysteine residues at i, i+4 positions. Linear peptides were synthesized using a standard Fmoc-based solid-phase peptide synthesis (SPPS). Thiol-ene hydrothiolation is carried out using either an intramolecular thio-ene reaction or an intermolecular thio-ene reaction, depending on the peptide length. In this research, an intramolecular thio-ene reaction is carried out in the case of shorter peptides using on-resin deprotection of the trityl groups of cysteine residues following the complete synthesis of the linear peptide. The resin is then set to UV irradiation using photoinitiator 4-methoxyacetophenone (MAP) and 2-hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy)-phenyl]-2-methyl-1-propanone (MMP). The intermolecular thiol-ene reaction is carried out by dissolving Fmoc-Cys-OH in an N,N-dimethylformamide (DMF) solvent. This is then reacted with the peptide using the alkene-bearing residue on resin. After that, the macrolactamization is carried out using benzotriazole-1-yl-oxytripyrrolidinophosphonium hexafluorophosphate (PyBop), 1-hydroxybenzotriazole (HoBt), and 4-Methylmorpholine (NMM) as activation reagents on the resin. Following the macrolactamization, the peptide synthesis is continued using standard SPPS. In the case of the thio-yne hydrothiolation, the linear peptide is cleaved from the resin, dried, and subsequently dissolved in degassed DMF. This is then irradiated using UV light with photoinitiator 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone (DMPA). Following the reaction, DMF is evaporated and the crude residue is precipitated and purified using high-performance liquid chromatography (HPLC). These methods could function to simplify the generation of thioether-tethered cyclic peptides due to the use of the thio-ene/yne click chemistry that possesses superior functional group tolerance and good yield. The introduction of thioether bonds into peptides takes advantage of the nucleophilic nature of cysteine residues and is redox-inert relative to disulfide bonds.

We present a protocol for the construction of thioether/vinyl sulfide-tethered helical peptides using photo-induced thiol-ene/thiol-yne hydrothiolation.

チオエーテル/ビニール硫化テザー ヘリカル ペプチドによる光誘起チオール-エン/イン Hydrothiolation を構築します。

Here, we describe a detailed protocol for the preparation of thioether-tethered peptides using on-resin intramolecular/intermolecular thiol-ene ...

Solid-phase Synthesis of [4.4] Spirocyclic Oximes

A convenient synthetic route for spirocyclic heterocycles is well sought after due to the molecule&#39;s potential use in biological systems. By means of solid-phase synthesis, regenerating Michael (REM) linker strategies, and 1,3-dipolar cycloaddition, a library of structurally similar heterocycles, both with and without a spirocyclic center, can be constructed. The main advantages of the solid-support synthesis are as follows: first, each reaction step can be driven to completion using a large excess of reagents resulting in high yields; next, the use of commercially available starting materials and reagents keep the costs low; finally, the reaction steps are easy to purify via simple filtration. The REM linker strategy is attractive because of its recyclability and traceless nature. Once a reaction scheme is completed, the linker can be reused multiple times. In a typical solid-phase synthesis, the product contains either a part of or the whole linker, which can prove undesirable. The REM linker is &#34;traceless&#34; and the point of attachment between the product and the polymer is indistinguishable. The high diastereoselectivity of the intramolecular 1,3-dipolar cycloaddition is well documented. Limited by the insolubility of the solid support, the reaction progression can only be monitored by a change in the functional groups (if any) via infrared (IR) spectroscopy. Thus, the structural identification of intermediates cannot be characterized by conventional nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. Other limitations to this method stem from the compatibilities of the polymer/linker to the desired chemical reaction scheme. Herein we report a protocol that allows for the convenient production of spirocyclic heterocycles that, with simple modifications, can be automated with high-throughput techniques.

Here we present a protocol to demonstrate an efficient method for the synthesis of spirocyclic heterocycles. The five-step process utilizes solid-phase synthesis and regenerating Michael linker strategies. Generally difficult to synthesize, we present a customizable method for the synthesis of spirocyclic molecules otherwise inaccessible to other modern approaches.

[4.4] スピロ エナンチオマーの固相合成

A convenient synthetic route for spirocyclic heterocycles is well sought after due to the molecule&#39;s potential use in biological systems. By means of ...

Synthesis and Bioconjugation of Thiol-Reactive Reagents for the Creation of Site-Selectively Modified Immunoconjugates

Maleimide-bearing bifunctional probes have been employed for decades for the site-selective modification of thiols in biomolecules, especially antibodies. Yet maleimide-based conjugates display limited stability in vivo because the succinimidyl thioether linkage can undergo a retro-Michael reaction. This, of course, can lead to the release of the radioactive payload or its exchange with thiol-bearing biomolecules in circulation. Both of these processes can produce elevated activity concentrations in healthy organs as well as decreased activity concentrations in target tissues, resulting in reduced imaging contrast and lower therapeutic ratios. In 2018, we reported the creation of a modular, stable, and easily accessible phenyloxadiazolyl methyl sulfone reagent &#8212; dubbed &#8216;PODS&#8217; &#8212; as a platform for thiol-based bioconjugations. We have clearly demonstrated that PODS-based site-selective bioconjugations reproducibly and robustly create homogenous, well-defined, highly immunoreactive, and highly stable radioimmunoconjugates. Furthermore, preclinical experiments in murine models of colorectal cancer have shown that these site-selectively labeled radioimmunoconjugates exhibit far superior in vivo performance compared to radiolabeled antibodies synthesized via maleimide-based conjugations. In this protocol, we will describe the four-step synthesis of PODS, the creation of a bifunctional PODS-bearing variant of the ubiquitous chelator DOTA (PODS-DOTA), and the conjugation of PODS-DOTA to the HER2-targeting antibody trastuzumab.

In this protocol, we will describe the synthesis of PODS, a phenyoxadiazolyl methyl sulfone-based reagent for the site-selective attachment of cargos to the thiols of biomolecules, particularly antibodies. In addition, we will describe the synthesis and characterization of a PODS-bearing bifunctional chelator and its conjugation to a model antibody.

合成と化反応のサイト選択的に作成するためのチオール反応性の試薬の変更 Immunoconjugates

Maleimide-bearing bifunctional probes have been employed for decades for the site-selective modification of thiols in biomolecules, especially antibodies. ...

Preparation of Site-Specific Cytotoxic Protein Conjugates via Maleimide-thiol Chemistry and Sortase A-Mediated Ligation

Cancer is currently the second most common cause of death worldwide. The hallmark of cancer cells is the presence of specific marker proteins such as growth factor receptors on their surface. This feature enables development of highly selective therapeutics, the protein bioconjugates, composed of targeting proteins (antibodies or receptor ligands) connected to highly cytotoxic drugs by a specific linker. Due to very high affinity and selectivity of targeting proteins the bioconjugates recognize marker proteins on the cancer cells surface and utilize receptor-mediated endocytosis to reach the cell interior. Intracellular vesicular transport system ultimately delivers the bioconjugates to the lysosomes, where proteolysis separates free cytotoxic drugs from the proteinaceous core of the bioconjugates, triggering drug-dependent cancer cell death. Currently, there are several protein bioconjugates approved for cancer treatment and large number is under development or clinical trials.
One of the main challenges in the generation of the bioconjugates is a site-specific attachment of the cytotoxic drug to the targeting protein. Recent years have brought a tremendous progress in the development of chemical and enzymatic strategies for protein modification with cytotoxic drugs. Here we present the detailed protocols for the site-specific incorporation of cytotoxic warheads into targeting proteins using a chemical method employing maleimide-thiol chemistry and an enzymatic approach that relies on sortase A-mediated ligation. We use engineered variant of fibroblast growth factor 2 and fragment crystallizable region of human immunoglobulin G as an exemplary targeting proteins and monomethyl auristatin E and methotrexate as model cytotoxic drugs. All the described strategies allow for highly efficient generation of biologically active cytotoxic conjugates of defined molecular architecture with potential for selective treatment of diverse cancers.

Here we provide detailed protocols for a site-specific labeling of proteins with cytotoxic drugs using maleimide-thiol reaction and sortase A-mediated ligation.

Cancer is currently the second most common cause of death worldwide. The hallmark of cancer cells is the presence of specific marker proteins such as ...

生化学

Construction of Cyclic Cell-Penetrating Peptides for Enhanced Penetration of Biological Barriers

Cancer has been a grand challenge in global health. However, the complex tumor microenvironment generally limits the access of therapeutics to deeper tumor cells, leading to tumor recurrence. To conquer the limited penetration of biological barriers, cell-penetrating peptides (CPPs) have been discovered with excellent membrane translocation ability and have emerged as useful molecular transporters for delivering various cargoes into cells. However, conventional linear CPPs generally show compromised proteolytic stability, which limits their permeability across biological barriers. Thus, the development of novel molecular transporters that can penetrate biological barriers and exhibit enhanced proteolytic stability is highly desired to promote drug delivery efficiency in biomedical applications. We have previously synthesized a panel of short cyclic CPPs with aromatic crosslinks, which exhibited superior permeability in cancer cells and tissues compared to their linear counterparts. Here, a concise protocol is described for the synthesis of the fluorescently labeled cyclic polyarginine R8 peptide and its linear counterpart, as well as key steps for investigating their cell permeability.

This protocol describes the synthesis of cyclic cell-penetrating peptides with aromatic cross-links and the evaluation of their permeability across biological barriers.

生物学的障壁の浸透促進のための環状細胞透過性ペプチドの構築

Cancer has been a grand challenge in global health. However, the complex tumor microenvironment generally limits the access of therapeutics to deeper ...

Constructing Cyclic Peptides Using an On-Tether Sulfonium Center

In recent years, cyclic peptides have attracted increasing attention in the field of drug discovery due to their excellent biological activities, and, as a consequence, they are now used clinically. It is, therefore, critical to seek effective strategies for synthesizing cyclic peptides to promote their application in the field of drug discovery. This paper reports a detailed protocol for the efficient synthesis of cyclic peptides using on-resin or intramolecular (intermolecular) bisalkylation. Using this protocol, linear peptides were synthesized by taking advantage of solid-phase peptide synthesis with cysteine (Cys) and methionine (Met) coupled simultaneously on the resin. Further, cyclic peptides were synthesized via bisalkylation between Met and Cys using a tunable tether and an on-tether sulfonium center. The whole synthetic route can be divided into three major processes: the deprotection of Cys on the resin, the coupling of the linker, and the cyclization between Cys and Met in a trifluoroacetic acid (TFA) cleavage solution. Furthermore, inspired by the reactivity of the sulfonium center, a propargyl group was attached to the Met to trigger thiol-yne addition and form a cyclic peptide. After that, the crude peptides were dried and dissolved in acetonitrile, separated, and then purified by high-performance liquid chromatography (HPLC). The molecular weight of the cyclic peptide was confirmed by liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS), and the stability of the cyclic peptide combination with the reductant was further confirmed using HPLC. In addition, the chemical shift in the cyclic peptide was analyzed by 1H nuclear magnetic resonance (1H NMR) spectra. Overall, this protocol aimed to establish an effective strategy for synthesizing cyclic peptides.

This protocol presents the synthesis of cyclic peptides via bisalkylation between cysteine and methionine and the facile thiol-yne reaction triggered by the propargyl sulfonium center.

オンテザースルホニウム中心を用いた環状ペプチドの構築

In recent years, cyclic peptides have attracted increasing attention in the field of drug discovery due to their excellent biological activities, and, as ...

Solid Phase Synthesis of a Functionalized Bis-Peptide Using "Safety Catch" Methodology

In 1962, R.B. Merrifield published the first procedure using solid-phase peptide synthesis as a novel route to efficiently synthesize peptides. This technique quickly proved advantageous over its solution-phase predecessor in both time and labor. Improvements concerning the nature of solid support, the protecting groups employed and the coupling methods employed over the last five decades have only increased the usefulness of Merrifield's original system. Today, use of a Boc-based protection and base/nucleophile cleavable resin strategy or Fmoc-based protection and acidic cleavable resin strategy, pioneered by R.C. Sheppard, are most commonly used for the synthesis of peptides1.
Inspired by Merrifield's solid supported strategy, we have developed a Boc/tert-butyl solid-phase synthesis strategy for the assembly of functionalized bis-peptides2, which is described herein. The use of solid-phase synthesis compared to solution-phase methodology is not only advantageous in both time and labor as described by Merrifield1, but also allows greater ease in the synthesis of bis-peptide libraries. The synthesis that we demonstrate here incorporates a final cleavage stage that uses a two-step "safety catch" mechanism to release the functionalized bis-peptide from the resin by diketopiperazine formation.
Bis-peptides are rigid, spiro-ladder oligomers of bis-amino acids that are able to position functionality in a predictable and designable way, controlled by the type and stereochemistry of the monomeric units and the connectivity between each monomer. Each bis-amino acid is a stereochemically pure, cyclic scaffold that contains two amino acids (a carboxylic acid with an &alpha;-amine)3,4. Our laboratory is currently investigating the potential of functional bis-peptides across a wide variety of fields including catalysis, protein-protein interactions and nanomaterials.

The efficient solid-phase peptide synthesis of a functionalized bis-peptide trimer utilizing a "safety catch" cleavage procedure from HMBA resin is described.

官能ビス - ペプチドの固相合成方法を &quot;安全キャッチ&quot;を使用して

In 1962, R.B. Merrifield published the first procedure using solid-phase peptide synthesis as a novel route to efficiently synthesize peptides. This ...

生物学

Solid Phase Synthesis

Source: Vy M. Dong and Diane Le, Department of Chemistry, University of California, Irvine, CA
Merrifield&#39;s solid-phase synthesis is a Nobel Prize winning invention where a reactant molecule is bound on a solid support and undergoes successive chemical reactions to form a desired compound. When the molecules are bound to a solid support, excess reagents and byproducts can be removed by washing away the impurities, while the target compound remains bound to the resin. Specifically, we will showcase an example of solid-phase peptide synthesis (SPPS) to demonstrate this concept.

Solid Phase Synthesis: Principles, Peptide Synthesis

固相合成

Source: Vy M. Dong and Diane Le, Department of Chemistry, University of California, Irvine, CA
Merrifield&#39;s solid-phase synthesis is a Nobel Prize ...

固相樹脂系の方法論を経由して、非対称フェロセン派生バイオコンジュゲートシステムのための合成方法論

要約

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タンパク質のバイオコンジュゲートの合成

水溶性有機金属錯体アレイの合成

チオエーテル/ビニール硫化テザーヘリカルペプチドによる光誘起チオール-エン/イン Hydrothiolation を構築します。

[4.4] スピロエナンチオマーの固相合成

合成と化反応のサイト選択的に作成するためのチオール反応性の試薬の変更 Immunoconjugates

Preparation of Site-Specific Cytotoxic Protein Conjugates via Maleimide-thiol Chemistry and Sortase A-Mediated Ligation

生物学的障壁の浸透促進のための環状細胞透過性ペプチドの構築

オンテザースルホニウム中心を用いた環状ペプチドの構築

官能ビス - ペプチドの固相合成方法を "安全キャッチ"を使用して

固相合成

固相樹脂系の方法論を経由して、非対称フェロセン派生バイオコンジュゲートシステムのための合成方法論

要約

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タンパク質のバイオコンジュゲートの合成

水溶性有機金属錯体アレイの合成

チオエーテル/ビニール硫化テザー ヘリカル ペプチドによる光誘起チオール-エン/イン Hydrothiolation を構築します。

[4.4] スピロ エナンチオマーの固相合成

合成と化反応のサイト選択的に作成するためのチオール反応性の試薬の変更 Immunoconjugates

Preparation of Site-Specific Cytotoxic Protein Conjugates via Maleimide-thiol Chemistry and Sortase A-Mediated Ligation

生物学的障壁の浸透促進のための環状細胞透過性ペプチドの構築

オンテザースルホニウム中心を用いた環状ペプチドの構築

官能ビス - ペプチドの固相合成方法を "安全キャッチ"を使用して

固相合成

チオエーテル/ビニール硫化テザーヘリカルペプチドによる光誘起チオール-エン/イン Hydrothiolation を構築します。

[4.4] スピロエナンチオマーの固相合成