DE2334930A1 - Verfahren zur synthese von peptiden nach der n-carboxyanhydrid-methode am wasserloeslichen traeger arginyl-polyaethylenimin - Google Patents
Verfahren zur synthese von peptiden nach der n-carboxyanhydrid-methode am wasserloeslichen traeger arginyl-polyaethyleniminInfo
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Description
Hartmut Blecher, 7 Stuttgart-Degerloeh, Kauzenhecke 15
Verfahren zur Synthese von Peptiden nach der N-Garboxyanhydrid-Methode
am wasserlöslichen Träger Arginyl-Polyäthylenimin
(Verzeichnis der Literaturstellen s. S.9 und 10)
(Verzeichnis der Literaturstellen s. S.9 und 10)
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur schrittweisen
Anknüpfung einzelner, bestimmter Aminosäuren an den wasserlöslichen Träger Arginyl-Polyäthylenimin. Nach Erreichen
der gewünschten Sequenz am Träger wird die gebildete Peptidkette enzymatisch abgespalten. Nach Abspaltung
der Peptidkette wird diese noch enzymatisch von carboxyl— endständigem Arginin befreit. Alle Reaktionsschritte finden
in wässriger Lösung statt:
a) Die Darstellung des Trägers Arginyl-Polyäthylenimin aus Polyäthylenimin und dem N-Carboxyanhydrid von Arginin
b) Die schrittweise Anknüpfung der einzalnen Aminosäuren
an den Träger mit Hilfe der N-Carboxyanhydride der einzelnen Aminosäuren v
c) Die nach jedem Anknüpfungsschritt erfolgende Reinigung
des Produktes durch Dialyse
d) Die enzymatisch^ Abspaltung der nach der gewünschten
Anzahl von Angliederungsschritten fertigen Peptidkette
durch Trypsin
509 807/1OSS
e) Die enzymatische Abspaltung des carboxylendständig an
der Sequenz stehenden Arginine durch Carboxypeptidase B.
Zu a) ;
Zur Synthese von Ärginyl-Polyäthylenimin werden die bekannten Verfahren der Darstellung der N-Carboxyanhydride von
Aminosäuren [1, 2 ] und deren Umsetzung mit Aminosäuren zu Peptiden in wässrig-alkalischer, mit Natrium- oder Kalium-Borat-gepufferter
Lösung bei O bis 20 G , insbesondere bei
1 bis· 2 0C, bei pH-Werten von 7 bis 11, insbesondere bei
pH 10,2 und bei hohen Rührgeschwindigkeiten, insbesondere
bei 10 000 Umdrehungen/min, benützt f3, 4-, 5, 6J · Als
Polyäthylenimin kann jedes käufliche, voll wasserlösliche Produkt mit Molekulargewichten über 10 000 verwendet werden,
z.B. "Polymin P" ® der Fluka AG, Buchs, Schweiz.
Zu b) .
Die Anknüpfung der einzelnen Aminosäuren erfolgt miU Hilfe
der freien oder an den Drittfunktionen geeignet geschützten N-Carboxyanhydride der Aminosäuren.
Die Reinigung durch Dialyse des Arginyl-Polyäthylenimins
und der durch schrittweise Anknüpfung von Aminosäuren gewonnenen Zwischenprodukte erfolgt in einer handelsüblichen
Apparatur, z.B. AMICON Hallow-Fiber Dialysis and/or Concentration
Unit DC-2 der Firma AMICON, Oosterhout, Holland
("Ultrafiltration with Diaflo Membrane" Selbstverlag AMICON,
1972, Oosterhout, Holland).
509807/1086
Die enzymatisch^ Abspaltung der fertigen Peptidkette vom
Polymeren erfolgt mit Tosylph.enylalaninchlorketon-beh.andeltem
Trypsin bei O bis 50 0C1 insbesondere bei 27 °0,
in 10 min. bis 24 Stdn., insbesondere in 2 Stdn. und pH-Werten von 7 bis 9» insbesondere bei pH 8,0. Über Spaltungen
von Peptiden mit Trypsin s.Lit. [ 7] ·
Die enzymatisch^ Abspaltung des carboxylendständigen Arginins
erfolgt nach bekannten Verfahren mit Oarboxypeptidase B
bei 27 0G in Λ Std. bei pH 7,5. Über die Spaltung von Peptiden
mit Carboxypeptidase B s. Lit. Γ δ j .
Der Vorteil des N-Carboxyanhydrid—Arginin-Polyäthylenimin—
Verfahrens liegt darin, daß
I. alle Schritte des Verfahrens in wässriger Lösung ausgeführt werden können,
II. die durch das sog. Merrifield-Verfahren [9» 10]
auftretenden Diffusionsprobleme in organischen Lösungsmitteln im gequollenen Synthese-Harz und der
mechanische Verschleiß dieses Harzes nicht eintreten können,
III. die hohe Reaktivität der N-Carboxyanhydride gegenüber
den meisten Peptidsyntheseverfahren kurze Reaktionszeiten ergibt,
IV. die nach jedem Anknüpfungsschritt durch Dialyse erfolgende Zwischenreinigung das Auftreten von Fehlsequenzen
und Ausbeuteverluste - insbesondere gegenüber Nichtträger-Verfahren - verringert,
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V. die absolut spezifisch und schonend arbeitende enzymatische
Ablösung der Peptidkette durch keine andere rein chemische Methode , vgl. z.B. lit.M1J»erreicht
wird und damit auch auf jeder Synthesestufe sine Ausbeute- und Sequenz-Kontrolle erlaubt,
VI. in den meisten Fällen durch geeignete Wahl des Molekulargewichts
des Polymeren die abgespaltene Peptidkette wegen ihres kleineren Molekulargewichts durch
Dialyse von zurückbleibendem Polymeren und Trypsin getrennt werden kann,
VII. es gegenüber der mit Polyäthylenglykol als Träger und
daher mit alkaliempfindlichen Aminosäureester-Bindungen arbeitenden "liquid-phase" - Methode Γ12, 13] auch
bei pH 11 noch ohne Peptidspaltung abläuft.
509807/1086
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Synthese des Peptids Alanyl-tryptophyl-Isoleucin durch Darstellung
des Peptids Alanyl-tryptophyl-isoleucyl-Arginin am Träger, sowie dessen enzymatischer Abspaltung vom Träger durch
Trypsin und der Abspaltung des carboxylendstandigen "Träger"-Arginins
durch Carboxypeptidase B.
Synthese von Arginyl-Polyäthylenimin (s. Schema 1) ·
Xn einer mit Kühlmantel, Bodenhahn und vier vertikal angeordneten
Glasrippen, mit Thermometer und pH-Meter ausgestatteten Glasapparatur von ca. 300 ml Inhalt werden
2,581 g (60 mMol) Polyäthylenimin (1) - 72 Stdn. in einer
AMICON Ultrafilt-rationszelle Typ 202 an einer AMICON PM 10-Membran
mit 2x41 bidest. Wasser von Polymeren mit MoI.-Gew.
^ 10 000 befreit - in I50 ml 0,4 molarem Boratpuffer
gelöst. Nach Abkühlung auf O0C (Außenkühlung -3O0C) wird
der pH 10,2 mit 4-normaler Natronlauge eingestellt. 2 Tropfen n-Octanol werden als Entschäumer zugesetzt und bei *1O 000
Umdrehungen/Min, des Ultra-Turrax mit TG 45 Mischkopf der
Firma Janke und Kunkel, .Staufen, 10 ml einer Lösung in absolutem
Dimethylformamid von N-Carboxyanhydrid des Argininhydrobromid (2) [ aus 5,474 g (14,06 mMol) alpha-Carbobenzoxy-L-Argininhydrobromid
1 durch einen Tropftrichter in 3 Min. eingetragen. Der pH wird 5 Min. mit 4-normaler
Natronlauge auf 10,2 - 0,1 gehalten, dann mit 10 #iger
Schwefelsäure auf pH 3,0 und nach 0,5 Min. auf pH 7,0 mit 4-normaler Natronlauge eingestellt· Zur Entfernung von
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Wasser, Octanol und Dimethylformamid wird lyophilisiert,
dann wieder in 200 ml Wasser gelöst und gegen 3 χ 4- 1
Wasser an einer Hollow-Fiber-Patrone H1 DF 10 der Firma
AMICON ,Oosterhout, Holland, im Dialyse-Modus 24 Stdn.
ultrafiltriert. Lyophilisation des Ultrafiltrats und 12-stdg.
Vakuumtrocknung bei 20 Torr/650C ergeben 7,002 g
eines arginylierten Polyäthylenimin-sulfats (3). Gravimetrische Sulfatbestimmung ergibt einen Sulfatgehalt von
30,4 #, woraus sich ein Arginylierungsgrad von 50,4 Gewichts-#
bzw. 16,05 Mol # berechnet. Da 9»63 mMol N-Carboxyanhydrid
des Ärgininhydrobromid mit 60 mMol Polyäthylenimin zum Ärginyl-Polyäthylenimin reagieren, folgt daraus
eine statistische Beladung jeder 6. - 7· Stickstoffunktion (jeder 2. Aminogruppe) des Polymers mit Arginin.
Synthesen am polymeren Träger (s. Schema 2) Synthese von Isoleucyl-arginyl-Polyäthylenimin (5)
0,395 g Arginyl-Polyäthylenimin O) (0,80 mMol Arginin,
30,4 % Sulfat) werden analog der Synthese von Arginyl-Polyäthylenimin
(3) mit 0,157 g gepulvertem N-Carboxyanhydrid von Iso leucin (4) (1,0 mMolr Molverhältnis Isoleucin
: Arginin = 1,25 : 1 ) umgesetzt und 24 Stdn. bis zur
negativen Ninhydrinreaktion des Ultrafiltrats dialysiert. Anschließend wird die Lösung in einer AMICON Ultrafiltrationszelle
vom Typ 202 an einer AMICON PM 10-Membran auf
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20 ml konzentriert, mit 0.4- molarem Borat-Puffer auf
150 ml verdünnt und direkt zu 7 umgesetzt.
5 wird mit 0.230 g (1.0 mMol) gepulvertem N-Carboxyanhydrid
von Tryptophan (6) analog der Synthese von Arginyl-Polyäthylenimin
(J) umgesetzt und zur Reaktion mit N-Carboxyanhydrid von Alanin (8) vorbereitet.
Synthese von Älanyl-tryptophyl-isoleucyl-arginyl-Poly-
äthylenimin (9)
7 wird mit 0.115 S (1.0 mMol) gepulvertem N-Carboxyanhydrid
von Alanin wie in der Synthese von 5 umgesetzt. Nach der Ultrafiltration wurde lyophilisiert.
Enzymatische Abspaltung des Peptids vom Träger (s.Schema 2)
Tryptophyl-isoleucyl-ffrginin (11)
f
5 x 5*25 mg 9 werden in 0,5 ml 0,02 M CaOl2 in 0,05 M
Tris-Puffer pH 8,0 gelöst und mit 1,0 mg Tosylphenylaüaninchlorketonbehandeltem
Trypsin , gelöst in 0*01 ml
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0.001 M HOl, 2 Stdn. bei 27 0O inkubiert. Die Ansätze
werden lyophilisiert , in 0.2 ml Methanol gelöst und auf
5 Diinnschiclit-Ghromatographie-Kieselgel-Plartten (0,2 mm
Schichtdicke) mit dem Fließmitterl Butanol/Eisessig/Wasser (4:1 : 2 v/v) aufgetrennt, Elution der Bande mit
R^ 0,39 ergab je 0,27 mg 10, der Bande mit R^= 0r43 je
0,32 mg 11, wie TJV-spektroskopisch bei 280 nm bestimmt
wurde.
GesamtausbeuW an 10 : 31,8 #
Gesamtausbeute) an 11 : 37·8 #
Gesamtausbeute) an 11 : 37·8 #
(Schema 2)
1 mg (1,84 χ 10 Mol) Alanyl-tryptophyl-isoleucyl-Arginin
(10) und 1 mg D-Phenylalanin, als Inhibitor für die zu ca.
1 % in Carboxypeptidase B vorhandene Carboxypeptidase A,
werden in 0.4 ml 0,025 M Tris-Puffer pH 7,5 gelöst und mit
12,7 mikro-Graram Carboxypeptidase B Γ 0,1 ml Lösung aus
0,02 ml Carboxypeptidase B"—■ Suspension der Firma Merck AG
(0,13 mg Carboxypeptidase B) in 1,02 ml LiCl 10 % ] 1 Std.
bei 27 0C inkubiert. Nach Lyophilisation wird durch Dünnschichtchromatographie
mit dem Fließmittel Butanol/Eisessig/ Wasser (4:1 : 2) in Alanyl-tryptophyl-Isoleucin (12;
Rf= 0,61) und Arginin (13) aufgetrennt.
509807/1086
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Nachr. Chem. Technik 20, 495 (1972)
509807/1086
Claims (1)
- - 11 PatentansprücheVerfahren zur Ausführung von Peptidsynthesen nach der N-C'arboxyanhydrid-Methode am wasserlöslichen Träger Ärginyl-Polyäthylenimin, dadurch. gekenn — ze'ichnet, daß ein wasserlöslicher Träger Arginyl-Polyäthylenimin durch Synthese aus Arginin-N-Carboxy/anhydrid-Hydrobromid und Polyäthylenimin hergestellt, durch Dialyse gereinigt und durch schrittweises Anknüpfen von Aminosäuren über deren drittfunktionsgeschützte oder drittfunktionsungeschützte N-Carboxyanhydride und jeweils erfolgende Zwischenreinigung eine Peptidkette gewünschter Sequenz an diesem Träger angeheftet wird,und diese Peptidkette anschließend enzymatisch mit Trypsin von Polyäthylenimin befreit wird.Verfahren nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß aus Polyäthylenimin mit Arginin-N-Garboxyanhydrid-Hydrobromid eine wasserlösliche Verbindung Arginyl-Polyäthylenimin bei Temperaturen von 0-200G, insbesondere 1 bis 20C, bei hohen Rührgeschwindigkeiten, insbesondere von 10 000 Umdrehungen/Min. , bei pH-Werten von 7 bis 11, insbesondere bei pH 10,2 , mit einem wesentlich über 5000 liegenden Molekulargewicht hergestellt wird. Verfahren nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß die unter Anspruch 2· gekennzeichnete Verbindung Arginyl-Polyäthylenimin mittels Dialyse, z.B. durch Diaflo®- Ultrafilter gegen Wasser von niedermolekularen Verunreinigungen unterhalb Molekulargewicht 50Oo befreit wird.509807/10864. Verfahren nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß die nach den Ansprüchen 2. und 3· gekennzeichnete Verbindung mit dem N-Carboxyanhydr.id einer Aminosäure umgesetzt wird, derart, daß die gewünschte Sequenz Aminosäure-Ärginin-Polyäthylenimin aufgebaut wird.5. Verfahren nach Anspruch 2., dadurch gekennzeichnet, daß die unter Anspruch 4. synthetisierte Verbindung mittels Dialyse gegen Wasser von niedermolekularen Verunreinigungen unterhalb Molekulargewicht 5000 befreit wird.6· Verfahren nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahren aus den Ansprüchen 4. und 5· bis zum Erreichen der gewünschten Sequenz Aminosäure — ... - Amino säure,.-Ar ginin-Polyäthyl en imin wiederholt werden.7. Verfahren nach Anspruch 1«, dadurch gekennzeichnet, daß die nach Ansprüchen 5· oder 6. erhaltenen Verbindungen zur Abspaltung des Polyäthylenimins bei 0 bis 5O0C, insbesondere bei 27°C, und bei pH 7 bis 9, insbesondere bei pH 8,0 , 10 Min. bis 24 Stdn., insbesondere 2 Stdn«, mit Trypsin behandelt werden.8. Verfahren nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß das aus Anspruch 7· erhaltene Gemisch aus PoIyäthylenimin, Trypsin und dem Jeweiligen Peptid z.B. durch AMICON Diaflo ® - Ultrafilter oder durch Gelchromatographie an Sephadex ^ von Polyäthylenimin und Trypsin befreit wird.509807/1086Le e rs eit
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732334930 DE2334930C3 (de) | 1973-07-10 | Verfahren zur Synthese von Peptiden nach der N-Carboxyanhydrid-Methode am wasserlöslichen Träger Arginyl-Polyäthylenimin |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2334930A1 true DE2334930A1 (de) | 1975-02-13 |
DE2334930B2 DE2334930B2 (de) | 1976-03-11 |
DE2334930C3 DE2334930C3 (de) | 1976-10-28 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0996627A4 (de) * | 1997-01-08 | 2002-01-02 | Proligo L L C | Verfahren zur flüssig phasen synthese von oligonukleotiden und peptiden |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0996627A4 (de) * | 1997-01-08 | 2002-01-02 | Proligo L L C | Verfahren zur flüssig phasen synthese von oligonukleotiden und peptiden |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2334930B2 (de) | 1976-03-11 |
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