Name: synthesis of information-bearing peptoids and their sequence-directed dynamic covalent self-assembly
Uploaded: 2020-02-06T13:00:00
Duration: 9 min 34 s
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この研究は、米国エネルギー省、科学部、エネルギー科学省、賞#DESC0012479の下で支援されました。S.C.L.は、国立科学財団大学院研究フェローシッププログラムからの支援を認め、A.F.A.はアブダビ国営石油会社(ADNOC)からの支援を認めています。

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Independent and constitutionally coupled reversible processes.</a> Journal of the American Chemical Society. 127 (15), 5528-5539 (2005).</li><li>Sh&#363;, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scandium+triflate+in+organic+synthesis.">Scandium triflate in organic synthesis.</a> European Journal of Organic Chemistry. 1999 (1), 15-27 (1999).</li><li>Wei, T., Furgal, J. C., Scott, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+deprotection+and+dynamic+covalent+assembly+using+a+dual+role+catalyst.">In situ deprotection and dynamic covalent assembly using a dual role catalyst.</a> Chemical Communications. 53 (27), 3874-3877 (2017).</li><li>Matsumoto, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid,+low+temperature+formation+of+imine-linked+covalent+organic+frameworks+catalyzed+by+metal+triflates.">Rapid, low temperature formation of imine-linked covalent organic frameworks catalyzed by metal triflates.</a> Journal of the American Chemical Society. 139 (14), 4999-5002 (2017).</li><li>Ma, X., Scott, T. 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L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rare-earth+metal+triflates+in+organic+synthesis.">Rare-earth metal triflates in organic synthesis.</a> Chemical Reviews. 102 (6), 2227-2302 (2002).</li><li>Fujinaga, S., Hashimito, M., Tsukagoshi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+the+composition+for+a+ternary+solvent+system+in+tube+radial+distribution+chromatography.">Investigation of the composition for a ternary solvent system in tube radial distribution chromatography.</a> Journal of Liquid Chromatography and Related Technologies. 38 (5), 600-606 (2015).</li></ol>

著者たちは開示するものは何もない。

本明細書では、情報がペンダント基の配列にコードされる情報を持つペプトイドオリゴマーの動的共有集合体を記述する。エチレンアセタール保護アルデヒドモノマーと組み合わせてアロック保護アミンモノマーを使用することで、直交脱保護が可能になり、自己集合反応中にビーズのアロック脱保護とアセタール脱保護を可能にし、オリゴマー精製および特性化の前に合成された配列が早期に反応しないことを保証する。重要なことに、固体相合成は、光陰性樹脂を用いて行われ、UVまたは紫色光照射下でビーズからのオリゴマー切断を可能にし、酸陰唇、エチレンアセタール系保護基の早期脱保護を排除する。いくつかの代替脱保護スキームが考慮される可能性があります。例えば、我々は最初に二重酸陰唇保護基(Bocアミンおよびエチレンアセタールアルデヒド)を採用し、その後、自己集合反応を進行させるために中和を続けて中和した後、その後に、その後に保護解除を意図した。しかし、このアプローチは、塩基の添加時に沈殿物の即時生成をもたらした。あるいは、光陰部保護基を用いたアミンの保護は、2-(2-ニトロフェニル)プロポキシカルボニル(NPPOC)と、精製前にトリフルオロ酢酸(TFA)で処理すると選択的に脱保護できるアルデヒドとして想定した。残念ながら、UV光を有する保護基のその場所での光分解では、感光剤の存在下および延長照射期間25の後でさえ、定量的脱保護を与えなかった。トリメチルシリアスキシカルボニル(すなわち、Teoc)はアミン保護基として使用することができ、希土類金属トリフラテでの治療時に切断の対象となる。しかし、定量的なTeoc脱保護は、エチレンアセタール脱保護に必要なよりもはるかに高い希土類金属トリフレート負荷を必要とします。このプロトコルでは、Teoc-アミンを使用することができますが、定量下アミン脱保護は、より大きな自己集合構造に問題がある可能性があるため、ルイス酸濃度を適宜調整する必要があります。脂肪族官能基は一時的に考慮されたが、脂肪族アルデヒド類の脱保護は、ペプトイド配列32、33を切り捨てる過酷な条件を必要とする。
ニーとNmaを不活性スペーサー残基として組み込むことで、オリゴマーの溶解性を改善し、前駆体オリゴマーのファシリティ質量タグ付けを可能にし、質量分光法による生成された種の同定を可能にする。さらに、隣接するバックボーンセグメントが反対の回転状態を採用して直線的なねじれのないオリゴマー34、35を形成するペプトイドの「Σ-ストランド」コンフォメーションを考えると、動的共有結合と不活性スペーサー残基を交互に組み込んだシーケンスは、再アクティブペンダント基が同じ方向に向いている構造を促進する。サブモノマー法の汎用性を考えると、ペプトイドオリゴマーをさらに修飾するために一次アミンの大規模かつ多様なライブラリを採用することができるが、高い結合効率を維持するためにプロトコルの調整を必要とするかもしれない。
オリゴ(peptoids)はガラス反応容器19で手動で合成することができるのに対し、プロセスの自動化は、各残基添加の時間を数時間から30分に短縮する。さらに、自動化は、市販されていない一次アミンモノマーを使用する場合に特に望ましいモノマーおよび洗浄溶媒廃棄物の量を減少させる。保護されたアミン残基からのアロック切断は効率的な反応であるが、パラジウム酸化は不完全な脱保護をもたらす可能性がある。その結果、樹脂の一部を切断し、ESI-MSで脱保護の程度を特徴付けることを試験することが示唆される。試験切断の場合、405nm照射下で30分で質量分析に十分なペプトイドを放出する。部分的な脱保護は、嫌気性条件の使用または脱保護反応を繰り返す場合に制限することができる。
本稿ではSc(OTf)3を多役割試薬として取り上げ、その他の希土類金属トリフラ(トリフレートイッテルビウムなど)が分子ラダーの情報指向の集合体をうまく媒介することが示されている。特に、Sc(OTf)3は希土類金属トリフラテの中で最もルイス酸です。したがって、他の希土類金属トリフラテ24、36によって与えられる触媒能力の低下のために、完全なエチレンアセタール脱保護および鎖解離に影響を及ぼすため、より大きな同等物が必要とされ得る。必要な同等物の数は、ストランドが完全に解化する点を観察することによってMALDI質量分析法で決定することができる。解離は自己集合過程において重要であり、上昇温度での核酸鎖の融解に類似している。触媒のその後の抽出は、シーケンス固有の二重鎖の組み立てを推進する動的共有結合対の形成と破壊を可能にする。オリゴマー鎖のこの段階的なアニーリングは、他の方法で経験する運動トラップ(分子はしごの場合は、レジストリ外の種または誤ったペア配列を生み出す可能性がある)を回避します。
クロロホルムは、ここで用いられるクロロホルム/アセトニトリル/水三項系における相分離として優れた溶媒であり、自己組織化構造37の沈殿を生じることなくルイス酸の部分的な抽出を促進する。さらに、クロロホルムは、分子ラダー溶解性を維持しながら、イミンの形成を促進する数少ない溶媒の1つです。レジストリ外の数と、正しくペアになっている二重のデュプレックスの微量は、システムの動的な性質のためにしばしば観察される可能性があります。このシステムは、抽出時の希土類金属トリフレート濃度の小さな変動にほとんど影響を受けませんが、場合によっては、不十分な触媒抽出は不完全なハイブリダイゼーションと非特異的オリゴマー結合のかなりの部分を生成します。この場合、一本鎖の完全解離がプロセスに不可欠であるため、最初にさらに1.5当量の触媒と再解離し、再抽出するのではなく、すぐに再抽出するよりも2回目に再解離することが一般的に好ましい。同時にいくつかのユニークな情報コード分子はしごを組み立てるためには、同等物と総反応量を維持するために使用される希土類金属トリフレートストック溶液の濃度を高める必要があるかもしれません。
これらの自己集合体は主に質量分析によって特徴付けられるが、蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)を含む他の技術は可能である。制限には、必要な材料の量、モノマーの手頃な価格、および信号対雑音比が含まれます。1HNMRのような溶媒を必要とする技術は、さらに自己集合構造の不溶性に苦しむことができる。さらに、抽出後の希土類金属トリフレート濃度は、ICP-MSまたは19F NMRなどの方法を内部標準で測定することができます。
マクロ分子および超分子ナノ構造および材料の制御の改善に向けた進展が進むにつれて、定期的に、しかし変更可能なアセンブリの設計と製作の課題が生じます。本報告に記載されているプロトコルは、動的共有結合相互作用を介して配列選択的な集合体を介してこのようなナノ構造を達成するための経路を提供する。

自己集合体の進歩は、小さなサブユニットが熱力学的に駆動された経路を通じてより大きな建築物を生成するプロセスであり、π積層および水素結合1、2、3、4などの分子間相互作用を利用することによって、一般的にマクロおよび超分子ナノ構造に対する制御を改善した。特に、核酸(すなわち、ポリヌクレオチド)は、ワトソン・クリック塩基の組み合わせによって提供される高い情報密度が、複雑で、配列選択構造4、5の組み立てを可能にするものとして、非常に汎用性の高いナノ構築媒体として出現している。これらの一過性分子間結合の本質的に低強度は、サブユニットの再配列とエラー補正を可能にする一方で、結果として生じる構造は、熱的および機械的分解6の影響を受けやすい場合が多い。対照的に、動的共有結合相互作用7,8,9は、穏やかな条件下で可逆的または再配置可能であり、最近、はしご10、11、12、13、ケージ14、15、16、スタック17のような複雑な高分子を生み出すために採用されている共有結合形成反応のクラスであり、提供する増加した結合強度と堅牢な構造。残念なことに、これらの共有種の比較的低い再配列率によって再配置およびエラーチェックの能力が低下し、自己組み立てのための能力を所望の製品18に抑制する。この運動トラップに対処するために、触媒または過酷な反応条件は、多くの場合、単純なビルディングブロックと組み合わせて利用されます。ここでは、オリゴマー残基配列にコードされた情報によってハイブリダイゼーションが向けられる配列特異的オリゴマーからの分子ラダーの自己集合を可能にする運動トラップを回避するプロセスを報告する。
合成の可能性を考えると、ポリ(N置換グリシン)s(すなわち、ペプトイド)は、分子ラダーが組み立てられるオリゴマー前駆体として19を採用する。ペプトイドは、ペンダント基がα-炭素20と結合されるのではなく、骨格系窒素に貼り付けられているペプチドの構造異性体である。固相合成を用いて、ペプトイド鎖に沿った動的共有ペンダント基の正確な配置が容易に達成され、複雑な超分子構造21に組み立てることができる前駆体オリゴマーの設計を可能にする。
イミン接続性の動的共有再配列は、この手順において、イミン生成縮合反応が、各結合が形成される各結合として質量分析によって自己集合体を特徴付ける便利な手段を提供し、18g/mol22の質量減少をもたらす。さらに、アミンとアルデヒド反応物とイミン生成物との平衡は、酸濃度を変化させることによって変化させることができる。具体的には、希土類金属トリフトは平衡に影響を与えるために使用され、さらにエチレンアセタール保護アルデヒド23、24、25を脱保護する。注目すべきは、スチャンジウム・トリフレートは、動的共有型自己集合体の分野で既に一般的に使用されており、その最近の成功を含め、室温26、27で共有共有有機フレームワーク(COF)の合成を支援する。また、オリゴ(ペプトイド)配列と希土類金属トリフレートの対照的な溶解性により、液状抽出による平衡制御が可能になります。報告されたプロセスは、情報指向の自己集合を防止する運動障壁を回避するためにこの制御を利用する。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1,4-Dioxane</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>D1114</td>
			<td>Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-(4-Hydroxyphenylazo)benzoic acid (HABA)</td>
			<td>Millipore-Sigma</td>
			<td>54793</td>
			<td>Matrix substance for MALDI-MS; &#8805;99.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-(2-Aminoethyl)aniline</td>
			<td>Ontario Chemicals</td>
			<td>A2076</td>
			<td>98%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-Cyanobenzaldehyde</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>049317</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-Methylpiperidine</td>
			<td>TCI America</td>
			<td>P0445</td>
			<td>&#8805;98.0%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-Toluenesulfonyl chloride</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>BR1703</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 mL High Performance Centrifuge Tubes</td>
			<td>VWR International</td>
			<td>21008-240</td>
			<td>Centrifuge Tubes used for automated synthesizer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic acid</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A38-212</td>
			<td>Glacial</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic anhydride</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A10</td>
			<td>Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetonitrile</td>
			<td>Millipore-Sigma</td>
			<td>34851</td>
			<td>For HPLC; Gradient grade; &#8805;99.9%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>All-plastic Norm-Ject syringes</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>S7510-10</td>
			<td>Luer-Slip Syringe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Allyl chloroformate</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>221741000</td>
			<td>97%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bromoacetic acid</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>A14403</td>
			<td>&#8805;98.0%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloroform</td>
			<td>Millipore-Sigma</td>
			<td>288306</td>
			<td>Anhydrous; &#8805;99%; Contains 0.5-1.0% ethanol as stabilizer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloroform-d</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>AC320690075</td>
			<td>For NMR; 99.8 atom % D; Packaged in 0.75 ml ampoules</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichlorodimethylsilane</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>1133100</td>
			<td>&#8805;99.0%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloroethane</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>E175</td>
			<td>Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloromethane</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>D37-4</td>
			<td>Stabalized; Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diethyl ether</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>615080010</td>
			<td>Anhydrous; ACS reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diethylene glycol monoethyl ether</td>
			<td>TCI America</td>
			<td>E0048</td>
			<td>&#8805;99.0%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Decon Labs</td>
			<td>2701</td>
			<td>200 Proof; Anhydrous</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethylene glycol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>E178</td>
			<td>Certified</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fmoc-Photolabile SS resin</td>
			<td>CreoSalus</td>
			<td>SA50785</td>
			<td>100-200 mesh; 1% DVB</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Peptide Vessel</td>
			<td>Chemglass</td>
			<td>CG-1866-02</td>
			<td>Solid Phase, T-Bore PTFE Stpk, Vacuum, Medium Frit, GL 25 Thread</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LC-6AD HPLC pumps</td>
			<td>Shimadzu Corporation</td>
			<td></td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LED 405nm</td>
			<td>ThorLabs</td>
			<td>M405L2-C1</td>
			<td>405 nm LED used for photocleavage of peptoid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LED Driver</td>
			<td>ThorLabs</td>
			<td>LEDD1B</td>
			<td>Driver for LED light used in photocleavage of peptoid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liberty Blue Automated Peptide Synthesizer</td>
			<td>CEM Corporation</td>
			<td></td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lithium aluminum hydride</td>
			<td>Millipore-Sigma</td>
			<td>199877</td>
			<td>Powder; Reagent grade; 95%; CAUTION: Mildly pyrophoric, handle under inert gas and protect from moisture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luna C18 analytical RP-HPLC column</td>
			<td>Phenomenex</td>
			<td>00G-4252-E0</td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luna C18 prepatory RP-HPLC column</td>
			<td>Phenomenex</td>
			<td>00G-4253-P0-AX</td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A412</td>
			<td>Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microliter Syringe</td>
			<td>Hamilton Company</td>
			<td>80700</td>
			<td>Cemented Needle (N)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N&#39;-Diisopropylcarbodiimide (DIC)</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>M02889</td>
			<td>&#8805;99.0%; CAUTION: DIC is hazardous to eyes, skin, via respiratory inhalation, and may cause skin sensitization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N-Dimethylformamide</td>
			<td>Millipore-Sigma</td>
			<td>319937</td>
			<td>ACS reagent; &#8805;99.8%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitric acid</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A200-212</td>
			<td>Certified ACS Plus</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrogen gas</td>
			<td>Cryogenic Gases</td>
			<td></td>
			<td>Contents under pressure, may explode if heated</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phenylsilane</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>S13600</td>
			<td>97%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prominence SPD-10A UV/vis Detector</td>
			<td>Shimadzu Corporation</td>
			<td></td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>p-Toluenesulfonic acid monohydrate</td>
			<td>Millipore-Sigma</td>
			<td>402885</td>
			<td>ACS reagent; &#8805;98.5%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scandium(III) triflate</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>009343</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Single-use Needle</td>
			<td>Exel International</td>
			<td>26420</td>
			<td>18G x 1 1/2&#8243;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium azide</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>094448</td>
			<td>99%; CAUTION: NaN3 may react with lead and copper which results in the formation of highly explosive metal azides. It is acutely toxic and fatal if swallowed or in contact with skin.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium bicarbonate</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S233</td>
			<td>Powder; Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S318-100</td>
			<td>Pellets; Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium sulfate</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>S421-500</td>
			<td>Anhydrous; Granular; Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe Filter 0.45 &#181;m</td>
			<td>VWR International</td>
			<td>28145-497</td>
			<td>PTFE, Syringe Filters with Polypropylene Housing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrahydrofuran</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>T397</td>
			<td>Certified</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetrakis(triphenylphosphine) palladium(0)</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>034279</td>
			<td>98%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Toluene</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>T324</td>
			<td>Certified ACS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triphenylphosphine</td>
			<td>Oakwood Chemical</td>
			<td>037818</td>
			<td>99%</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis of information-bearing peptoids and their sequence-directed dynamic covalent self-assembly

このプロトコルは、ルイス酸マルチロール試薬を使用して、相補的な核酸配列の自己集合体に一般的に使用される熱循環を模倣する方法で、対動的共有結合相互作用によって媒介される情報コード化オリゴマー鎖の自己集合中に観察される運動トラップを回避するための使用を提示する。アルデヒドとアミンペンダント部分を有する一次アミン単量体は、動的共有結合反応物対として使用するための直交保護基で機能化される。修飾された自動化ペプチド合成器を使用して、一次アミンモノマーは、固相サブモノマー合成を介してオリゴ(peptoid)鎖にコードされます。高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による精製とエレクトロスプレーイオン化質量分析(ESI-MS)による特性解析では、配列特異的オリゴマーは、ルイス酸性希土類金属トリフィンドの高負荷を受け、アルデヒド部分を脱保護し、その二本鎖が完全に分離する反応体対平衡に影響を与えます。続いて、ルイス酸の一部を抽出し、相補的配列特異的鎖のアニーリングを可能にし、マトリックス支援レーザー脱離/イオン化質量分析(MALDI-MS)によって特徴づけられる情報コード分子ラダーを形成する。このレポートで概説されている簡単な手順は、動的共有アセンブリの分野で一般的に経験される運動トラップを回避し、堅牢で複雑なアーキテクチャの将来の設計のためのプラットフォームとして機能します。

情報化されたペプトイドが分子ラダーに配列選択的動的共有自己集合を受ける能力を実証するために、代表鎖であるH2N-N-[Npam-Neee-Npal-Neee]2-Npam-Nmaを合成し、その相補的なペプトイド配列とハイブリダイズした。モノマーNpamとNpal(1H NMR(500MHz)を特徴とする)を、最終的な自己集合製品の溶解性を助けるニーとの動的共有結合反応性対として採用した。 さらに、市販のNmaモノマーの組み込みは、2つの相補配列間の質量分化を可能にする。固相サブモノマー合成が完了すると、Pd(PPh3)4でアロック基を除去した。脱保護の前および後に、樹脂の部分を405nm光の下で切断し、ESI-MSによって特徴付けた(図2)。配列を、予備HPLCにより精製し、凍結乾燥してオフホワイト粉末を達成し、分析用HPLCで純度を確認した(図3)。オリゴ(peptoid)はその後、MALDI-MSによって確認されたレジストリ内のはしごを与えるために、その相補配列H2N-[Npal-Neee-Nam-Neee]2 -Npalでハイブリダイズされ、MALDI-MSによって確認されたレジストリ内のラダーを与えました(図4)。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig1a.jpg"> 図1:モノマー合成スキームおよび1H-NMRスペクトル(A)試薬および条件を用いたモノマー合成スキーム:(i)アリルクロロホルム酸塩、10%酢酸水溶液、1,4-ジオキサン、室温、一晩;(ii)エチレングリコール、トルエン-p-スルホン酸、トルエン、還流、一晩;(iii) LiAlH4,無水Et2O, 0 °C 4時間の場合、室温 12時間;(iv)塩化トシル, THF, 0 °C;(v) NaN3, DMF, 60 °C, 36 h;(vi)トリフェニルホスフィン、THF、一晩。(B)モノマー 1H-NMR スペクトル (500 MHz, CDCl3): (i) 4-(2-アミノエチル)-N-(アリルカルボニルオキシ)フェニルアミン(Npam);(ii) 4-(1,3-ジオクサイクロペント-2-yl)ベンジルアミン(Npal);(iii) 2-(2-エトキシオキシ)エチルアミン(ニー)。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig1alarge.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig2.jpg"> 図2:配列特異的オリゴ(peptoid)の合成と脱保護(A) H2N-[Npam-Neee-Npal-Neee]2-Npam-Nmaの構造をアロック保護群除去前後(B)ESI質量スペクトルと共に行った。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig2alarge.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig3a.jpg"> 図3:情報コード化されたペプトイドの精製と特徴付け(A)アセトニトリル(MeCN)と水の線形勾配を有するHPLCを取り込んだ分離HPLCによる鎖のクロマトグラム:(1)30%MeCN、0.1〜2.1分;(2) 30-95% MeCN, 2.1-16.1 分;(3) 95% MeCN, 16.1-23.1 分;(4)95%MeCN、23.1-26.1 min.Peaks iおよびiiは、それぞれ所望の生成物を含む低分子量反応副生成物、主にDIC-尿素、およびオリゴマー種に対応する。(B)分析用HPLCクロマトグラム及び(C)凍結乾燥後のH2N-[Npam-Neee-Npal-Neee]2-Npam-NmaのESIマススペクトル。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig3large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60442/60442fig4.jpg"> 図4:H2 N-[Npam-Neee-Npal-Neee]2-Npam-Nmaとその相補配列の自己集合体, H2N-[Npal-Neee-Nam-Neee]2-Npal.(A) 2 つのシーケンスの構造と、結果として得られるシーケンス駆動アセンブリ。(B)MALDIの分子ラダーのマススペクトルは、室温で一晩で焼鈍後に行う。質量: 予想 [M+Na]+ = 3306.7, 3306.0 を発見しました;予想される [M-1 イミン+Na]+ = 3324.7, 3323.9 を発見しました;予想される [M-2 イミン+Na]+ = 3342.7, 3342.8 を発見しました;予想される[M-2イミン+CH3OH+H]+=3352.8、3352.0が見つかりました。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60442/60442fig4large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Information-bearing Peptoids and their Sequence-directed Dynamic Covalent Self-assembly at JoVE.com

Synthesis of Information-bearing Peptoids and their Sequence-directed Dynamic Covalent Self-assembly

情報コード化されたペプトイドオリゴマーの合成と、アミンとアルデヒドを動的な共有反応物の対とルイス酸性希土類として使用して、これらのペプトイドの分子ラダーへの配列指向の自己集合のためのプロトコルが提示される金属トリフラはマルチロール試薬として

情報を持つペプトイドの合成と、その配列指向動的共有自己集合

This protocol presents the use of Lewis acidic multi-role reagents to circumvent kinetic trapping observed during the self-assembly of information-encoded ...

このプロトコルは、動的共有結合相互作用によるオリゴマー配列の情報指向アセンブリを可能にし、核酸の配列選択的ハイブリダイゼーションを真に模倣するが、インタストランド結合強度を高める。動的共有アセンブリは、通常、債券の再配置とエラー修正のための限られた容量のために、単純なアーキテクチャに制限されています。対照的に、ルイス酸の濃度に沿って結合解離に影響を与え、その後触媒結合の再配列に影響を及ぼすことによって、この技術は、自己集合体系の一般的な運動トラップ限界を緩和する。この方法は、極めて低い欠陥率を有する共有有機フレームワークから、組織基質の継続的な改造を適応し、収容することができる生体材料組織界にまで、共有結合の再配置反応を利用する様々な分野で採用することができる。この技術を初めて実行すると、長時間のアニーリング時間後でも、個人はキネチックに閉じ込められたアセンブリを見つけることができます。初めてのユーザーは、アルデヒドのみを持つオリゴマーと排他的にアミン残基の間でハイブリダイゼーションを試み、コードされた情報を簡素化し、ハイブリダイゼーションを行うことをお勧めします。この手順を開始するには、FMOCフォトラビ固体支持樹脂の0.125グラムを重量を量り、フリット自動シンセサイザー反応容器に加えます。シンセサイザーのマイクロ波部分に容器を挿入します。DMFと脱保護ボトルで主溶媒ボトルを20%4-メチルピペリジンの溶液で満たし、廃棄物を空にします。次に、DMF中のブロモ酢酸およびDICの1つのモル溶液を、配列内の各残留物に対して1.5ミリリットル、酢酸無水物0.47ミリリットルをDMFの4.53ミリリットルにして5ミリリットルのキャッピング溶液を作ります。NMPで使用する各一次アミンの0.5モル溶液を準備します。各溶液の総容積は、適切な第一アミンの各残留物に加えて2.5ミリリットルを加えた2.5ミリリットルであるべきである。すべてのソリューションを自動シンセサイザーマニホールドに追加します。自動化されたペプチドシンセサイザーを用いて、樹脂を膨らみ、FMOC基を切断し、テキストプロトコルに概説した変位反応を行う。この後、DCEの5%ジクロロジメチルシランの溶液で上部にそれを充填することによって、3ウェイストップコックを装備したフリットガラス反応容器の壁を分化します。30分間座らせてから、容器を排水し、DCEとメタノールで洗います。容器が乾燥したら、樹脂を転写します。1つの腕を通して窒素ガスでバブリングし、別の腕で真空を引っ張りながら、洗浄ごとに5ミリリットルを使用してDCMで樹脂を3回洗浄します。樹脂と付属のオリゴペプトイドを脱保護および切断するまで乾燥保存します。続行する準備ができたら、5ミリリットルのDMFを10分間バブリングして1日以上保存した場合は、樹脂を再膨らませます。容器を排出し、ガラスペプチド容器に小さな磁気攪拌棒と乾燥DCMの3ミリリットルを追加します。パラジウム触媒の0.1当量およびアロック基当たりフェニルシラン当たり25当量を量る。クランプを使用して、樹脂が溶媒に懸濁したまま穏やかな攪拌を受け、DCMが蒸発するのを防ぐために容器をキャップするように、攪拌プレートの上の角度で反応容器を配置します。1時間後、溶液をろ過し、洗浄ごとに5ミリリットルを使用してDCMで3回洗浄します。その後、もう一度、オロック脱保護を繰り返します。次に、メタノールとDCMで樹脂を順次に2回リンスし、樹脂と磁気攪拌棒を20ミリリットルのバイアルに移します。テキストプロトコルに記載されているように、DMFに樹脂を水没させ、攪拌し、切断します。次に、シリンジフィルターを使用して、解放されたオリゴペプトイドを樹脂から分離し、真空下で溶媒を除去する。水とアセトニトリルの50-50混合物でペプトイドを再構成し、逆相分理化HPLCで精製する。精製された分画を組み合わせ、凍結し、凍結乾燥させてオフホワイト粉末を生成します。ESIおよびMALDI質量分析法で粉末を分析します。純度を評価するために、精製されたオリゴペプトイドの分析HPLCを行う。まず、自己集合に用いるオリゴペプトイド配列10ミリモルのストック液と、無水アセトニトリル中のスカンジウムトリフレートの10ミリモルストック溶液を調製する。各ペプトイドストック溶液の20マイクロリットルを、磁気攪拌棒を装備した3ミリリットルバイアルに加えます。ストック溶液から潜在的アミン結合当たりのスチャンジウムトリフレート溶液の1.5当量を加え、2%の水とアセトニトリル溶液の200マイクロリットルを形成するのに十分な水とアセトニトリルを加えます。アルデヒドのアセチル脱保護とすべてのストランドの解離のために、摂氏70度で2時間静かにかき混ぜます。この後、200マイクロリットルのクロロホルムと2ミリリットルの水でバイアルを充電します。バイアルを軽く振ります。混合物を少なくとも15分間放置します。完全な相分離の際、有機層をマイクロリットルシリンジで抽出します。有機層を新しいバイアルに移し、通常6時間かかるオリゴマーアニールのために摂氏70度でかき混ぜます。情報コードされたペプトイドが分子ラダーに配列選択的動的共有体自己集合を受ける能力を実証するために、代表的な鎖を合成し、その相補的なペプトイド配列でハイブリダイズする。モノマーNPAMとNPALは、最終的な自己組立製品の溶解性を助けるNEEEとの動的共有反応体ペアとして採用されています。固相サブモノマー合成が完了すると、アロック基が除去される。脱保護の前と後に、樹脂の一部を405ナノメートル光下で切断し、エレクトロスプレーイオン化質量分析によって特徴づけられた。この配列は、HPLCの準備によって精製され、次いで凍結乾燥してオフホワイト粉末を達成し、その純度が分析的なHPLCで確認される。オリゴペプトイドは、その後、MALDI-MSによって確認されたレジストリ内のはしごを買うために、その相補的なシーケンスとハイブリダイズされます。この手順を行う場合、水性分画が透明になるまで層が完全に分離するのに十分な時間を確保することを忘れずに、十分な触媒抽出を確実にするために少なくとも15分。この組み立て手順を完了した後、質量分析を行い、ハイブリダイゼーションの程度を決定する必要があります。さらに、誘導結合血漿質量分析法またはフッ素NMRを使用して、抽出後のスカンジウム濃度を評価することができる。この技術は最近開発されましたが、私たちの研究に記載されているバイオミメティックアプローチは、複雑なナノ構造の将来の設計と情報指向の組み立てを導くのに役立つことを期待しています。ここで使用される試薬のいくつかは危険です。これらの薬品やその他の化学物質の取り扱いには注意してください。すべての個人的な保護具を着用し、ヒュームフードの内部のすべての実験を行います。

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