Identifikace aminokyselin a jiných organických strukturních jednotek v přírodních a syntetických peptidech technikou GC-MS.



Podobné dokumenty
Přístupy k analýze opticky aktivních látek metodou HPLC

STANOVENÍ AMINOKYSELINOVÉHO SLOŽENÍ BÍLKOVIN. Postup stanovení aminokyselinového složení

Cysteinové adukty globinu jako potenciální biomarkery expozice styrenu

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Aminokyseliny. Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Zlín. Tematická oblast Datum vytvoření Ročník Stručný obsah Způsob využití

Metabolismus bílkovin. Václav Pelouch

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie

Struktura proteinů. - testík na procvičení. Vladimíra Kvasnicová

Obecná struktura a-aminokyselin

Chirální separace v CE

Aminokyseliny příručka pro učitele. Obecné informace: Téma otevírá kapitolu Bílkoviny, která svým rozsahem překračuje rámec jedné vyučovací hodiny.

Bílkoviny - proteiny

hygieně K. Černá, Š. Dušková, J. Mráz, L. Řimnáčová*, P. Šimek* Státní zdravotní ústav Praha *Biologické centrum AV ČR České Budějovice

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti URČOVÁNÍ PRIMÁRNÍ STRUKTURY BÍLKOVIN

Příprava materiálu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

Separace chirálních látek. Zuzana Bosáková

Izomerie a stereochemie

PROTEINY. Biochemický ústav LF MU (H.P.)


Stereochemie 7. Přednáška 7

Metabolismus aminokyselin. Vladimíra Kvasnicová

Organická chemie 3.ročník studijního oboru - kosmetické služby.

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK. Anotace. Název školy: Gymnázium, Zábřeh, náměstí Osvobození 20. Číslo projektu:

Určení molekulové hmotnosti: ESI a nanoesi

Bílkoviny. Charakteristika a význam Aminokyseliny Peptidy Struktura bílkovin Významné bílkoviny

Název: Vypracovala: Datum: Zuzana Lacková

Chirální separace pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie

TYPY KOLON A STACIONÁRNÍCH FÁZÍ V PLYNOVÉ CHROMATOGRAFII

Biochemie I. Aminokyseliny a peptidy

NÁPLŇOVÉ KOLONY PRO GC

Princip ionexové chromatografie a analýza aminokyselin

Příprava materiálu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

ve školní nebo zdravotnické laboratoři?

Stanovení složení mastných kyselin

Chromatofokusace. separace proteinů na základě jejich pi vysoké rozlišení. není potřeba připravovat ph gradient zaostřovací efekt jednoduchost

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/

Metabolismus aminokyselin - testík na procvičení - Vladimíra Kvasnicová

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

Názvosloví cukrů, tuků, bílkovin

AMINOKYSELINY REAKCE

Proteiny Genová exprese Doc. MVDr. Eva Bártová, Ph.D.

Analýza kofeinu v kávě pomocí kapalinové chromatografie

Příprava materiálu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

Nový postup stanovení N-(2-hydroxyethyl)valinu v globinu pracovníků exponovaných ethylenoxidu

Aminokyseliny, peptidy a bílkoviny

LABORATOŘ OBORU I ÚSTAV ORGANICKÉ TECHNOLOGIE (111) Použití GC-MS spektrometrie

LEKCE 2b. NMR a chiralita, posunová činidla. Interpretace 13 C NMR spekter

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Aminokyseliny a dlouhodobá parenterální výživa. Luboš Sobotka

ÚVOD DO BIOCHEMIE. Dělení : 1)Popisná = složení org., struktura a vlastnosti látek 2)Dynamická = energetické změny

Karboxylové kyseliny a jejich funkční deriváty

Studijní program: Analytická a forenzní chemie

PÍSEMNÁ ČÁST PŘIJÍMACÍ ZKOUŠKY Z CHEMIE bakalářský studijní obor Bioorganická chemie 2011

AMINOKYSELINY Substituční deriváty karboxylových kyselin ( -COOH, -NH 2 nebo -NH-) Prolin α-iminokyselina

Asymetrická transfer hydrogenace při syntéze prekurzorů farmaceutických substancí

Možnosti monitorování expozice diisokyanátům. Š. Dušková SZÚ Praha

Biochemie dusíkatých látek při výrobě vína

1. ročník Počet hodin

AMINOKYSELINY STANOVENÍ AMINOKYSELINOVÉHO SLOŽENÍ BÍLKOVIN. Stanovení sirných aminokyselin. Obecná struktura

Stereochemie. Přednáška 6

Vysokoúčinná kapalinová chromatografie

METODY ČIŠTĚNÍ ORGANICKÝCH LÁTEK

Název: Vypracovala: Datum: Zuzana Lacková. záleží na tom, co chceme dělat 1) METHALOTIONEIN 2) GFP

SPE je metoda vhodná pro rychlou přípravu vzorků, která užívá

PLYNOVÁ CHROMATOGRAFIE (GC)

Metabolismus aminokyselin 2. Vladimíra Kvasnicová

Pražské analytické centrum inovací Projekt CZ / /0002 spolufinancovaný ESF a Státním rozpočtem ČR

Principy chromatografie v analýze potravin

Aplikace elektromigračních technik

LABORATOŘ ANALÝZY POTRAVIN A PŘÍRODNÍCH PRODUKTŮ. Stanovení těkavých látek

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie

Studijní materiál HMF_1 1. Hydroxymethylfurfural a jeho stanovení v potravinách 2. Kapalinová chromatografie (HPLC, UPLC)

TEST + ŘEŠENÍ. PÍSEMNÁ ČÁST PŘIJÍMACÍ ZKOUŠKY Z CHEMIE bakalářský studijní obor Bioorganická chemie 2010

Vysoká škola chemicko-technologická v Praze. Ústav organické technologie. Václav Matoušek

Jednotné pracovní postupy zkoušení krmiv STANOVENÍ OBSAHU 5-VINYL - 2-THIOOXAZOLIDONU (GOITRINU) METODOU GC

3 Acidobazické reakce

Jana Fauknerová Matějčková

Stanovení koncentrace (kvantifikace) proteinů

Analýzy v Sekci aplikovaného výzkumu zelenin a speciálních plodin VÚRV, v.v.i. Marie Nosálková Sandra Benická Přemysl Indrák

Separační metody v analytické chemii. Plynová chromatografie (GC) - princip

Struktura a ceník služeb Ústavu chemie a biochemie

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

AMINOKYSELINY Substituční deriváty karboxylových kyselin ( -COOH, -NH 2 nebo -NH-) Prolin α-iminokyselina

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

VYUŽITÍ BEZKONTAKTNÍ VODIVOSTNÍ DETEKCE PRO HPLC SEPARACI POLYKARBOXYLÁTOVÝCH DERIVÁTŮ CYKLENU. Anna Hamplová

Genetický kód. Jakmile vznikne funkční mrna, informace v ní obsažená může být ihned použita pro syntézu proteinu.

OPTIMALIZACE METODY ANODICKÉ ROZPOUŠTĚCÍ VOLTAMETRIE PRO ANALÝZU BIOLOGICKÝCH VZORKŮ S OBSAHEM RTUTI

Sekunda (2 hodiny týdně) Chemické látky a jejich vlastnosti Směsi a jejich dělení Voda, vzduch

1. nitrosloučeniny R-NO 2 CH 3 -NO aminosloučeniny R-NH 2 CH 3 -NH 2

Aminokyseliny R CH COO. R = postranní etzec

Symetrie v NMR spektrech: homotopické, enantiotopické, diastereotopické protony (skupiny)*

4. Termická analýza. Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

CHROMATOGRAFIE ÚVOD Společný rys působením nemísících fází: jedna fáze je nepohyblivá (stacionární), druhá pohyblivá (mobilní).

Analýza směsí, kvantitativní NMR spektroskopie a využití NMR spektroskopie ve forenzní analýze

isolace analytu oddělení analytu od matrice (přečištění) zakoncentrování analytu stanovení analytu (analytů) ve vícesložkové směsi

Hmotnostní spektrometrie

Transkript:

Setkání Thermo Fisher Scientific, Tichonice 2010 Identifikace aminokyselin a jiných organických strukturních jednotek v přírodních a syntetických peptidech technikou GC-MS. Identification of amino acids and other organic units in natural and synthetic peptides by GC-MS. Zahradníčková H., Hušek P., Šimek P. Biologické centrum v.v.i. Akademie věd České Republiky Laboratoř Analytické Biochemie České Budějovice http://www.bc.cas.cz/en/

BIOLOGICKÉ CENTRUM Praha 150km Budějovice ČESKÉ BUDĚJOVICE 280km 200km Munich Vienna

UNIVERZITNÍ KAMPUS S BIOLOGICKÝM CENTREM

PROČ STUDOVAT AMINOKYSELINY? AMINOKYSELINY = základní stavební jednotky života Chemie aminokyselin je nezbytná pro široké spektrum disciplin. Stanovení jednotlivých členůřady proteinových AAs i neproteinových AAs je vzhledem k jejich strukturním odlišnostem velmi obtížný úkol. Ačkoli je analytika AAs studována již po desetiletí, neexistuje rutinní robustní univerzálně použitelná metoda stanovení AA. Matrice, v nichž jsou aminokyseliny studovány: - nejrůznější biologické tekutiny - nejrůznější tkáně živočichů - bakterie a jiné nižší organismy - léčiva, agrochemikálie - potraviny, nápoje, aromatické látky - voda - půda, sedimenty - meteority, lunární vzorky - nově syntetizované peptidy a proteiny - fosilie, kosterní nálezy

CHIRALITA CHIRÁLNÍ je molekula mající zrcadlový obraz, který se s ní nekryje. CHIRALITA je neoddělitelnou vlastností základních stavebních jednotek života aminokyselin, cukrů a tedy i peptidů, proteinů a polysacharidů. ENANTIOMERY = molekuly, které jsou zrcadlovými obrazy jedna druhé. Strukturně se vzájemně liší absolutní konfigurací. DIASTEROIZOMERY = stereoizomery, které nejsou enantiomery, mají nejméně dvě chirální centra. CH 3 COOH CH 3 COOH NH 2 H NH 2 H L-alanin D-alanin (2S)-2-aminopropanová kyselina (2R)-2-aminopropanová kyselina

DŮSLEDKY ODLIŠNÉ STRUKTURY ENANTIOMERŮ Odlišné struktury enantiomerů způsobují různé účinky enantiomerů: toxikologické S-thalidomid teratogen, R-thalidomid sedativum organoleptické D-Leu, L-Phe sladký, L-Leu, D-Phe hořký biologické S-thyroxin-hormon štítné žlázy, R- thyroxin-snižuje hladinu cholesterolu D-AAs v potravinách jsou hůře stravitelné, než L-AAs celářada dalších účinků, i dosud nepoznaných

ENANTIOSELEKTIVNÍ METODY ANALÝZ AAs A) metody enzymatické - D-aminooxidázy reagují selektivně s D-aminokyselinami B) metody chromatografické HPLC, GC, TLC nepřímé metody: racemická směs + chirálníčinidlo = pár diastereomerů separován na nechirální fázi přímé metody: rozlišení enantiomerů pomocí chirálního selektoru, který může být součástí stacionární fáze nebo mobilní fáze C) ostatní - CE, SFC, rentgenová krystalografie, NMR

GC SEPARACE ENANTIOMERŮ AAs GC metody výborné dělení i účinnost, rychlé AAs je nutno převést na těkavé deriváty Klasické postupy - karboxyskupinu je nutno esterifikovat za bezvodých podmínek, aminoskupinu acylovat anhydridy nebo acylhalogenidy za bezvodých podmínek nepřímé metody jedno z činidel musí být chirální přímé metody používají se chirální stacionární fáze (Chirasil-L-Val, cyklodextriny), též v kombinaci s MS Reakce s chlormravenčany acylace i esterifikace probíhá tímtéžčinidlem v jednom kroku ve vodněorganickém prostředí

DERIVATIZACE ALKYLCHLORMRAVENČANY (ALKYLCHLORFORMIÁTY) Zahradníčková H., Hušek P., Šimek P., Hartvich P., Maršálek B., Holoubek I., Anal Bioanal Chem. 388 (2007) 1815-1822. Hušek P., Šimek P.,Hartvich P., Zahradníčková H., J. Chromatogr.A. 1186 (2008) 391-400. Hušek P., Šimek P., Zahradníčková H., Anal.Chem. 80 (2008) 5776-5782. Zahradníčková H., Hušek P., Šimek P., J. Sep. Sci. 32 (2009), 3919-3924.

CHARAKTERISTIKY REAKCE Vodní prostředí, laboratorní teplota Průběh v několika vteřinách s velkým výtěžkem Polarita analytů se výrazně snižuje, tudíž snadno přecházejí do nemísitelné organické fáze Odstranění anorganických solí a jiných polárních interferencí, které by zhoršovaly následnou separaci a MS detekci Vzniklé deriváty jsou vhodné pro GC/FID, GC/ECD, GC/MS i LC/MS, jsou tepelně i chemicky stálé Zavedením atomů fluoru do molekuly chlorformiátu se zvýší těkavost derivátů, čímž se zkrátí doba analýzy a je možno pracovat s chirálními stacionárními fázemi, které jsou stabilní jen do 200 C.

CO REAGUJE DERIVATIZACÍ ALKYLCHLORMRAVENČANY? Funkční skupina Derivát Typ látky NH 2 karbamát aminy(alifatické) NHR karbamát aminokyseliny N- heterocyclický karbamát imidazolyl OH (fenolická) karbonát fenoly SH thiokarbonát thioly COOH ester karboxylové kyseliny Hušek P., Šimek P., Current Pharmaceutical Analysis 3 (2006), 23-43.

Rozlišení (N,O,S)-HFBOC-HFB esterů na Chirasil-L-Val Ala Val Ile Leu ThrOR Asp SerOR Glu Met Phe Asn Cys 4FPhe Gln His Orn Tyr Lys Trp Izotermálně/Teplota ( C) 4.00/110 3.58/110 2.72/120 5.45/120 3.32/130 1.68/130 2.17/140 2.66/150 2.98/150 2.31/150 0.42/150 1.77/150 2.43/150 3.03/160 1.94/170 2.14/180 1.20/190 1.34/190 0.95/200 koloně Teplotní gradient 95-200 C, 3 C/min 5.68 4.18 3.85 6.72 4.51 2.06 2.79 4.47 5.56 3.7 0.66 1.69 4.09 4.9 2.36 3.07 2.43 2.29 1.36

CHIRÁLNÍ SEPARACE AMINOKYSELIN VÁZANÝCH V PEPTIDECH Aminokyseliny je nutno před analýzou uvolnit z peptidických vazeb hydrolýzou.ta probíhá v kyselém prostředí v zatavených ampulích za teplot > 100 C v atmosféře argonu > 12 hodin. Hydrolýza je velmi komplexní proces, podmínky hydrolýzy je nutno vždy optimalizovat. Doba hydrolýzy potřebná pro kompletní uvolnění AAs z peptidů závisí na povaze jejich vazeb. Chirální analýzy AAs jsou komplikovány racemizací AAs během hydrolýzy.

SYNTETICKÝ PEPTID CARBETOCIN Peptid je používán jako léčivo stimulující laktaci. N H 2 O H 2 N O O NH 2 O HN O O NH NH O H 3 C H 3 C O NH O N NH NH H 3 C O CH 3 S NH O H 3 C O

CÍL PRÁCE Stanovit molární % zastoupení L a D-enantiomerů aminokyselin ve vzorku D-Asn-Carbetocinu. Pro kontrolu byl dodán i L-Asn-Carbetocin. PRACOVNÍ POSTUP Hydrolýza peptidu: 100 nmol peptidu v 6M HCl s 1% thioglykolové kyseliny, 24 hod., 110 C, Po ochlazení odpaření proudem dusíku dosucha. Derivatizace aminokyselin: Roztoky standardů aminokyselin nebo peptidových hydrolyzátů (o množství až do 1500 nmol celkových aminokyselin) byly derivatizovány pentafluorpropylchlormravenčanem (PFPCF). Kolona: Alltech Chirasil-Val 25m x 0.25mm, 0,16 µm.

GC/ FID chromatogram enantiomerů AAs derivatizovaných PFPC představující poměr D- : L- AAs = 10 : 90 (2 nmol D-AAs : 18 nmol L-AAs).

GC/FID chromatogram aminokyselin v D-Asn Carbetocinu (100 nmol po hydrolýze a derivatizaci)

Výsledky stanovení enantiomerů AAs v Carbetocinu Aminokyselina Rozlišení *Poměr L-/D-Asp RSD [%] poměru D-/L- AA (n = 6) Celková L-Asn-Carb. D-Asn-Carb. Racemizace [% D enantiomeru] Způsobená hydrolýzou Leucin 3.83 2.25 1.92 3.03 2.8 0.23 Asparagová 1.69 2.20 2.28* 86.34-9.45 95.79 Glutamová 3.56 1.11 1.54 5.19 4.72 0.47 Cystein 3.13 3.17 3.74 3.13 3.03 0.1 O-Methyl-tyrosin 1.22 2.49 3.12 8.05 7.01 1.04 Průběh racemizace L-AAs během hydrolýzy byl obdobný jako u racemizace D-AAs během hydrolýzy Enantiomerníčistota aminokyselin v D-Asn Carbetocinu byla počítána tak, že od hodnoty odpovídající racemizaci proběhlé v D-Asn-Carbetocinu (celková) byla odečtena hodnota odpovídající racemizaci proběhlé v L-Asn-Carbetocinu (způsobená hydrolýzou). Čistá

CÍL PRÁCE PŘÍRODNÍ PEPTID IZOLOVANÝ ZE SINIC Stanovit složení peptidu a určit chiralitu jednotlivých komponent. PRACOVNÍ POSTUP Hydrolýza peptidu: 1 nmol peptidu v 6M HCl s 0.4% sodné soli 2,3-dimerkapto-1-propansulfonové kyseliny, 24 hod., 115 C, Po ochlazení odpaření proudem dusíku dosucha. Derivatizace aminokyselin: Roztoky standardů aminokyselin nebo peptidových hydrolyzátů byly derivatizovány ethylchlormravenčanem (pro GC/MS identikaci) a heptafluorbutylchlormravenčanem (pro separaci na chirální koloně). Kolona: Varian Chirasil-Val 25m x 0.25mm, 0,12 µm.

IDENTIFIKACE LÁTEK V HYDROLYZÁTU

CHIRÁLNÍ ANALÝZA HYDROLYZÁTU u V( x 1,0 0 0 ) 1 0. C 0 h r o m a to g ra m 7. 5 5. 0 L - a llo Ile /7.5 6 4 L - Ile /8.0 5 8 L - S e r O R /1 6.0 5 5 P r o /5.4 9 9 G ly /6.9 2 7 D - a llo Ile /7.2 7 1 2. 5 0. 0 u V(x 1,0 0 0 ) 1 0. C 0 h ro m a to g ra m D -P h e /1 8.4 8 9 D -G lu /1 8.2 9 1 L -G lu /1 8.6 7 5 L -P h e /1 8.8 8 5 7. 5 5. 0 2. 5 D -G ln /2 2.6 6 5 0. 0 5. 0 7. 5 1 0. 0 1 2. 5 1 5. 0 m in 2 0. 0 2 5. 0 3 0. 0 m in

Výsledky stanovení enantiomerů AAs v přírodním peptidu Protože reakcí s heptafluorobutylchlormravenčanem nelze separovat D,Lprolin, byl hydrolyzát byl podroben reakci s methylaminem, vzniklé deriváty prolinu pak na chirální koloně poskytují dva dobře oddělené píky. V peptidu byly nalezeny tyto látky: D-Pro 8.67 % L-Pro 91.33% Gly D-alloILe 97.98% L-alloIle 2.02% L-Ile L-Ser D-Glu 92.27% D-Phe 9.65% L-Glu 7.73% L-Phe 90.35% D-Gln

ZÁVĚR Byly vypracovány nové postupy analýz aminokyselin v peptidech metodou plynové chromatografie. Peptidy jsou podrobeny kyselé hydrolýze a derivatizovány fluorovanými chlormravenčany. Produkty hydrolýzy jsou identifikovány pomocí GC/MS. Získané deriváty většiny aminokyselin jsou těkavé, snadno separovatelné na kapilární koloně Chirasil-Val. Metoda je aplikovatelná na stanovení optické čistoty farmaceuticky významných peptidů i analýzu enantiomerů aminokyselin v přírodních peptidech.

PODĚKOVÁNÍ Projekty 1. Fund for Research Support, EEA/Norway grant No. A/CZ0046/1/0018 2. Grant Agency of the Czech Republic, project No. 213/09/2014 Děkuji vám za pozornost

Překryté záznamy peptidu (černý) a DL-Pro (červený) 2. 2 5 u V(x 1 0, 0 0 0 ) 2. 0 0 1. 7 5 1. 5 0 1. 2 5 1. 0 0 0. 7 5 0. 5 0 0. 2 5 0. 0 0-0. 2 5 1 2. 0 0 1 2. 2 5 1 2. 5 0 1 2. 7 5 1 3. 0 0 1 3. 2 5 1 3. 5 0 1 3. 7 5 1 4. 0 0 1 4. 2 5 1 4. 5 0 m i n