Peptidit

Peptidit ( kreikaksi πεπτος  "ravitsemus") - aineperhe, jonka molekyylit on rakennettu kahdesta tai useammasta aminohappotähteestä, jotka on liitetty ketjuun peptidi- (amidi)sidoksilla -C (O) NH -. Yleensä viittaa peptideihin, jotka koostuvat a-aminohapoista, mutta termi ei sulje pois muista aminokarboksyylihapoista johdettuja peptidejä [1] .

Peptidejä, joiden sekvenssi on lyhyempi kuin noin 10-20 aminohappotähdettä, voidaan kutsua myös oligopeptideiksi ( muista kreikkalaisista sanoista ὀλίγος  "harvat"); joiden sekvenssin pituus on pidempi, niitä kutsutaan polypeptideiksi ( kreikan sanasta πολυ - "monet"); polypeptideissä voi olla ei-aminohappoosia, kuten hiilihydraattijäännöksiä, molekyylissä. Proteiineja kutsutaan yleensä polypeptideiksi, jotka sisältävät noin 50 aminohappotähdettä [2] ja joiden molekyylipaino on yli 5000 [3] , 6000 [4] tai 10000 [5] [6] daltonia .

Saksalainen orgaaninen kemisti Hermann Emil Fischer oletti vuonna 1900, että peptidit koostuvat tiettyjen sidosten muodostamasta aminohappoketjusta, ja jo vuonna 1902 hän sai kiistattomat todisteet peptidisidoksen olemassaolosta, ja vuoteen 1905 mennessä hän kehitti yleisen menetelmän. jonka ansiosta peptidien syntetisointi laboratoriossa tuli mahdolliseksi. Vähitellen tutkijat tutkivat eri yhdisteiden rakennetta, kehittivät menetelmiä polymeerimolekyylien erottamiseksi monomeereiksi ja syntetisoivat yhä enemmän peptidejä [7] .

Oligo- ja polypeptidit, proteiinit

Oligopeptidien ja polypeptidien välinen raja (minimikoko, jossa peptidimolekyyliä lakkaa pitämästä oligopeptidinä ja siitä tulee polypeptidi) on melko mielivaltainen. Oligo- ja polypeptidejä rajaavat lähteet määrittelevät oligopeptidien ja polypeptidien välisen rajan pääsääntöisesti 10 (Chemical Encyclopedia [4] ) tai 10–20 (IUPAC-määritelmän [1] ) aminohappotähteeksi. Joskus selkeää viivaa ei vedetä ollenkaan (esim. Lehningerin oppikirjan [6] mukaan oligopeptidien koko on useita ja polypeptideissä monia aminohappotähteitä), ja muodollisesti oligopeptidimolekyyli oksitosiini , joka koostuu 9 aminohappotähteestä , voidaan kutsua polypeptidiksi.

Proteiineja voidaan pitää peptideinä, joiden massa on yli 5000–10 000 ja (tai) pituus ylittää 50–90 aminohappotähdettä. Tämä raja on myös ehdollinen, mutta pääasiallisissa viitetietolähteissä, joissa tämä raja on merkitty (mukaan lukien IUPAC), se on määritettyjen rajojen sisällä. Massa-alue on yhdenmukainen kokoalueen kanssa korvaamalla aminohappotähteen keskimääräinen massa (110 Da).

Historia

Peptidit eristettiin ensin fermentaatiolla saaduista proteiinihydrolysaateista .

• Termiä peptidi ehdotti E. Fisher , joka vuoteen 1905 mennessä oli kehittänyt yleisen menetelmän peptidien synteesiä varten [8] .

Vuonna 1953 V. Du Vigno syntetisoi oksitosiinin , ensimmäisen polypeptidihormonin . Vuonna 1963 luotiin automaattiset peptidisyntetisaattorit  kiinteän faasin peptidisynteesin (P. Merrifield ) käsitteeseen. Polypeptidisynteesimenetelmien käyttö on mahdollistanut synteettisen insuliinin ja joidenkin entsyymien saamisen .

Tähän mennessä tunnetaan yli 1500 tyyppiä peptidejä, niiden ominaisuudet on määritetty ja synteesimenetelmiä on kehitetty.

Polypeptidihahmon haimamolekyylit

• fi:NPY
• Peptidi YY
• APP Lintujen haimapolypeptidi
• fi:HPP Ihmisen haiman polypeptidi

Peptidien ominaisuudet

Peptidejä syntetisoidaan jatkuvasti kaikissa elävissä organismeissa fysiologisten prosessien säätelemiseksi. Peptidien ominaisuudet riippuvat pääasiassa niiden primäärirakenteesta  - aminohappojen sekvenssistä sekä molekyylin rakenteesta ja sen konfiguraatiosta avaruudessa ( sekundaarirakenne ).

Peptidien luokittelu ja peptidiketjun rakenne

Peptidimolekyyli on aminohappojen sekvenssi: kaksi tai useampi aminohappotähde, jotka on liitetty yhteen amidisidoksella, muodostavat peptidin. Peptidissä olevien aminohappojen määrä voi vaihdella suuresti. Ja lukumääränsä mukaan he erottavat:

1. oligopeptidit - molekyylit, jotka sisältävät jopa kymmenen aminohappotähdettä; joskus niiden nimessä mainitaan niiden koostumukseen sisältyvien aminohappojen lukumäärä, esimerkiksi dipeptidi, tripeptidi, pentapeptidi jne. [9] ;
2. polypeptidit ovat molekyylejä, jotka sisältävät yli kymmenen aminohappoa [9] .

Yhdisteitä, jotka sisältävät yli sata aminohappotähdettä, kutsutaan yleisesti proteiineiksi. Tämä jako on kuitenkin mielivaltainen, joitain molekyylejä, esimerkiksi glukagonihormonia, joka sisältää vain kaksikymmentäyhdeksän aminohappoa, kutsutaan proteiinihormoneiksi. Laadullisen koostumuksen mukaan ne erottavat:

1. homomeeriset peptidit - yhdisteet, jotka koostuvat vain aminohappotähteistä;
2. heteromeeriset peptidit ovat aineita, jotka sisältävät myös muita kuin proteiinikomponentteja.

Peptidit jaetaan myös sen mukaan, miten aminohapot on kytketty toisiinsa:

1. homodeettiset - peptidit, joiden aminohappotähteet on yhdistetty vain peptidisidoksilla;
2. Heterodeettiset peptidit ovat yhdisteitä, joissa on peptidisidosten lisäksi myös disulfidi-, eetteri- ja tioeetterisidoksia.

Toistuvien atomien ketjua kutsutaan peptidirungoksi: (—NH—CH—OC—). Kohta (—CH—) aminohapporadikaalin kanssa muodostaa yhdisteen (—NH—C(R1)H—OC—), jota kutsutaan aminohappotähteeksi. N-terminaalisessa aminohappotähteessä on vapaa a-aminoryhmä (-NH), kun taas C-terminaalisessa aminohappotähteessä on vapaa a-karboksyyliryhmä (OC-). Peptidit eroavat paitsi aminohappokoostumuksesta, myös määrästä sekä aminohappotähteiden sijainnista ja kytkennästä polypeptidiketjussa. Esimerkki: Pro-Ser-Pro-Ala-Gis ja His-Ala-Pro-Ser-Pro - samasta kvantitatiivisesta ja laadullisesta koostumuksesta huolimatta näillä peptideillä on täysin erilaiset ominaisuudet .

Peptidisidos

Peptidisidos (amidi) on eräänlainen kemiallinen sidos, joka syntyy yhden aminohapon α-aminoryhmän ja toisen aminohapon α-karboksiryhmän vuorovaikutuksen seurauksena. Amidisidos on erittäin vahva eikä hajoa itsestään normaaleissa soluolosuhteissa (37°C, neutraali pH). Peptidisidos tuhoutuu erityisten proteolyyttisten entsyymien (proteaasit, peptidihydrolaasit) vaikutuksesta siihen [10] .

Merkitys

Esimerkiksi peptidihormonit ja neuropeptidit säätelevät useimpia ihmiskehon prosesseja, mukaan lukien solujen uudistumisprosesseihin osallistuvat. Immunologisen toiminnan peptidit suojaavat kehoa siihen päässeiltä myrkkyiltä. Riittävä määrä peptidejä tarvitaan solujen ja kudosten moitteettoman toiminnan kannalta. Iän ja patologian myötä esiintyy kuitenkin peptidien puutetta, mikä nopeuttaa merkittävästi kudosten kulumista, mikä johtaa koko organismin ikääntymiseen. Nykyään kehon peptidipuutoksen ongelma on opittu ratkaisemaan. Solun peptidipooli täydentyy laboratoriossa syntetisoiduilla lyhyillä peptideillä.

Peptidien synteesi

Peptidien muodostuminen elimistössä tapahtuu muutamassa minuutissa, kun taas kemiallinen synteesi laboratoriossa on melko pitkä prosessi, joka voi kestää useita päiviä, ja synteesitekniikan kehittäminen kestää useita vuosia. Tästä huolimatta on kuitenkin olemassa melko painavia perusteita luonnollisten peptidien analogien synteesiä koskevan työn suorittamisen puolesta. Ensinnäkin modifioimalla kemiallisesti peptidejä on mahdollista vahvistaa primaarirakennehypoteesi. Joidenkin hormonien aminohapposekvenssit ovat tulleet tunnetuiksi juuri niiden analogien synteesin kautta laboratoriossa.

Toiseksi synteettiset peptidit antavat mahdollisuuden tutkia tarkemmin aminohapposekvenssin rakenteen ja sen aktiivisuuden välistä suhdetta. Peptidin spesifisen rakenteen ja sen biologisen aktiivisuuden välisen suhteen selvittämiseksi suoritettiin valtava määrä työtä yli tuhannen analogin synteesiä varten. Tuloksena oli mahdollista havaita, että vain yhden aminohapon korvaaminen peptidirakenteessa voi lisätä sen biologista aktiivisuutta useita kertoja tai muuttaa sen suuntaa. Aminohapposekvenssin pituuden muutos auttaa määrittämään peptidin aktiivisten keskusten sijainnin ja reseptorin vuorovaikutuskohdan.

Kolmanneksi, alkuperäisen aminohapposekvenssin muuttamisen ansiosta oli mahdollista saada farmakologisia valmisteita. Luonnollisten peptidien analogien luominen mahdollistaa molekyylien "tehokkaampien" konfiguraatioiden tunnistamisen, jotka tehostavat biologista vaikutusta tai pidentävät sitä.

Neljänneksi peptidien kemiallinen synteesi on taloudellisesti kannattavaa. Useimmat terapeuttiset lääkkeet maksaisivat kymmenen kertaa enemmän, jos ne olisi valmistettu luonnontuotteesta.

Usein aktiivisia peptidejä löytyy luonnosta vain nanogrammamäärinä. Lisäksi menetelmät peptidien puhdistamiseksi ja eristämiseksi luonnollisista lähteistä eivät voi täysin erottaa haluttua aminohapposekvenssiä peptideistä, joilla on päinvastainen tai muu vaikutus. Ja ihmiskehon syntetisoimien spesifisten peptidien tapauksessa niitä voidaan saada vain synteesillä laboratoriossa.

Biologisesti aktiiviset peptidit

Peptidit, joilla on korkea fysiologinen aktiivisuus, säätelevät erilaisia ​​​​biologisia prosesseja. Biosäätelyvaikutuksen mukaan peptidit jaetaan yleensä useisiin ryhmiin:

• yhdisteet, joilla on hormonaalista aktiivisuutta ( glukagoni , oksitosiini , vasopressiini jne.);
• ruoansulatusprosesseja säätelevät aineet ( gastriini , mahalaukkua estävä peptidi jne.);
• ruokahalua säätelevät peptidit ( endorfiinit , neuropeptidi-Y, leptiini jne.);
• yhdisteet, joilla on kipua lievittävä vaikutus ( opioidipeptidit );
• orgaaniset aineet, jotka säätelevät korkeampaa hermostoa, muistimekanismeihin liittyviä biokemiallisia prosesseja, oppimista, pelon, raivon jne. tunteiden ilmaantumista;
• peptidit, jotka säätelevät verenpainetta ja verisuonten sävyä ( angiotensiini II, bradykiniini jne.).
• peptidit, joilla on kasvaimia ja tulehdusta ehkäiseviä ominaisuuksia ( Lunasin )

Tämä jako on kuitenkin ehdollinen, koska monien peptidien vaikutus ei rajoitu mihinkään yhteen suuntaan. Esimerkiksi vasopressiini parantaa verisuonia supistavan ja antidiureettisen vaikutuksen lisäksi muistia.