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Aqueous solid-phase peptide synthesis (ASPPS): A novel concept of peptide synthesis

Knauer, Sascha (2020):
Aqueous solid-phase peptide synthesis (ASPPS): A novel concept of peptide synthesis.
Darmstadt, Technische Universität,
DOI: 10.25534/tuprints-00009066,
[Ph.D. Thesis]

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Dissertation Sascha Knauer Aqueous solid-phase peptide synthesis (ASPPS).pdf
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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Aqueous solid-phase peptide synthesis (ASPPS): A novel concept of peptide synthesis
Language: English
Abstract:

In the frame of the present work, an efficient and sustainable aqueous solid-phase peptide synthesis was developed based on a novel sulfonated derivative of fluorenyl protecting group. The viability of this approach and its application range was demonstrated upon the assembly of 22 biologically active peptides. To make access to aqueous peptide synthesis, coupling efficency was assessed in water-based systems applying respective Nα-Smoc amino acids and using different activation approaches. In our hands, several water-compatible activating additives were found appropriate, with EDC-Cl, Oxima and HOPO being the most efficient ones. Our experiments showed that although coupling of amino acids in water gave reasonable yields and purity of peptides, the addition of organic co-solvents enhanced coupling performance significantly. Additional studies on enantiomeric composition showed no increased racemization levels during the ASPPS process. Ionic properties of the Smoc protecting group gave rise to an elegant approach allowing for a reliable purification of synthetic peptides. To that end, all the by-products originating from incomplete couplings are labelled with charged sulfo-tags and can be easily removed by a post-assembly ion-exchange chromatography. Our studies showed that sulfo-tad capping could also be applied to other methods of peptide on-support production. This method allows tailoring of purification strategy depending on required purity grade and could be used to refine the wastewater.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine wasserbasierte Festphasen-Peptidsynthese (ASPPS) entwickelt, die auf einer originären wasserverträglichen Schutzgruppenstrategie basiert. Die in dieser Arbeit entwickelte Smoc-Schutzgruppe, kombiniert das Fluorenylsystem mit geladenen Sulfonsäuregruppen und verfügt somit über eine hohe Wasserlöslichkeit und intrinsische Fluoreszenzeigenschaften. Die Durchführbarkeit und der Anwendungsbereich dieses Ansatzes wurden anhand der Synthese von 22 biologisch aktiven Peptiden demonstriert. Um Zugang zur wässrigen Peptidsynthese zu erhalten, wurde die Kopplungseffizienz in wässrigen Systemen mit entsprechenden Nα-Smoc-Aminosäuren und mit verschiedenen Aktivierungsreagenzien untersucht. Es wurden mehrere wasserverträgliche Aktivierungsreagenzien identifiziert, wobei EDC-HCl, Oxima und HOPO die effizientesten waren. Die Experimente zeigten, dass, obwohl die Kopplung von Aminosäuren in reinem Wasser eine angemessene Ausbeute und Reinheit der Peptide ergab, die Zugabe von organischen Co Lösungsmitteln die Kopplungseffizienz signifikant verbesserte. Zusätzliche Studien zur enantiomere Zusammensetzung zeigten keine erhöhte Racemisierung während des ASPPS-Prozesses. Die ionischen Eigenschaften der Smoc-Schutzgruppe führten zu einem eleganten Ansatz, der eine zuverlässige Reinigung von synthetischen Peptiden ermöglicht. Zu diesem Zweck sind alle Nebenprodukte, die bei unvollständigen Kupplungen entstehen, mit geladenen Sulfotags markiert und können durch Ionenaustauschchromatographie nach der Abspaltung von der festen Phase leicht entfernt werden. Unsere Studien zeigten, dass diese Methode auch auf andere Festphasen-basierte Peptidsynthesestrategien angewendet werden kann. Diese Methode ermöglicht die Anpassung der Aufreinigungsstrategie an den gewünschten Peptidreinheitsgrad und kann auch zur Reinigung des Abwassers eingesetzt werden.German
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Divisions: 07 Department of Chemistry > Fachgebiet Biochemie > Allgemeine Biochemie
Date Deposited: 18 Mar 2020 14:59
Last Modified: 09 Jul 2020 02:45
DOI: 10.25534/tuprints-00009066
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-90665
Referees: Kolmar, Prof. Dr. Harald and Schmitz, Prof. Dr. Katja and Seitz, Prof. Dr. Oliver
Refereed: 11 February 2020
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/9066
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