Peptide

Peptide ( greacă πεπτος  „nutrițional”) - o familie de substanțe ale căror molecule sunt construite din două sau mai multe resturi de aminoacizi legate într-un lanț prin legături peptidice (amide) -C (O) NH -. De obicei se referă la peptide formate din α-aminoacizi, totuși, termenul nu exclude peptidele derivate din orice alți acizi aminocarboxilici [1] .

Peptidele a căror secvență este mai scurtă de aproximativ 10-20 de resturi de aminoacizi pot fi numite și oligopeptide (din altă greacă ὀλίγος  „puține”); cu o lungime mai mare a secvenței, se numesc polipeptide (din grecescul πολυ- „multe”); polipeptidele pot avea fragmente non-aminoacizi, cum ar fi resturi de carbohidrați, în moleculă. Proteinele sunt de obicei numite polipeptide care conțin aproximativ 50 de resturi de aminoacizi [2] cu o greutate moleculară mai mare de 5000 [3] , 6000 [4] sau 10000 [5] [6] daltoni .

În 1900, chimistul organic german Hermann Emil Fischer a emis ipoteza că peptidele sunt compuse dintr-un lanț de aminoacizi format din anumite legături, iar deja în 1902 a primit dovezi de nerefuzat pentru existența unei legături peptidice, iar până în 1905 a dezvoltat o metodă generală . prin care a devenit posibilă sintetizarea peptidelor în laborator. Treptat, oamenii de știință au studiat structura diferiților compuși, au dezvoltat metode de separare a moleculelor de polimer în monomeri și au sintetizat din ce în ce mai multe peptide [7] .

Oligo- și polipeptide, proteine

Linia dintre oligopeptide și polipeptide (dimensiunea minimă la care o moleculă de peptidă încetează să fie considerată oligopeptidă și devine o polipeptidă) este mai degrabă convențională. Sursele care delimitează oligo- și polipeptide, de regulă, definesc granița dintre oligopeptide și polipeptide ca 10 (conform Enciclopediei Chimice [4] ) sau 10–20 (conform definiției IUPAC [1] ) reziduuri de aminoacizi. Uneori nu este trasă deloc o linie clară (de exemplu, conform manualului lui Lehninger [6] , dimensiunea oligopeptidelor este de mai multe , iar polipeptidele sunt multe resturi de aminoacizi), iar în mod formal molecula de oligopeptidă oxitocină , constând din 9 resturi de aminoacizi. , poate fi denumită o polipeptidă.

Proteinele pot fi considerate peptide, a căror masă depășește 5000-10.000 și (sau) lungimea depășește 50-90 de resturi de aminoacizi. Această graniță este de asemenea condiționată, însă, în principalele surse de informații de referință, acolo unde este indicată această graniță (inclusiv IUPAC), se află în limitele specificate. Intervalul de masă este în concordanță cu domeniul de mărime prin înlocuirea masei medii a reziduului de aminoacizi (110 Da).

Istorie

Peptidele au fost mai întâi izolate din hidrolizate de proteine ​​obținute prin fermentație.

• Termenul de peptidă a fost propus de E. Fisher , care până în 1905 dezvoltase o metodă generală de sinteza a peptidelor [8] .

În 1953 V. Du Vigno a sintetizat oxitocina , primul hormon polipeptidic . În 1963  , pe baza conceptului de sinteză a peptidelor în fază solidă (P. Merrifield ), au fost create sintetizatoare automate de peptide. Utilizarea metodelor de sinteză a polipeptidelor a făcut posibilă obținerea insulinei sintetice și a unor enzime .

Până în prezent, sunt cunoscute peste 1500 de tipuri de peptide, au fost determinate proprietățile lor și au fost dezvoltate metode de sinteză.

Molecule pancreatice cu caracter polipeptidic

• ro:NPY
• Peptida YY
• APP Polipeptidă pancreatică aviară
• ro:HPP Polipeptidă pancreatică umană

Proprietățile peptidelor

Peptidele sunt sintetizate constant în toate organismele vii pentru a regla procesele fiziologice. Proprietățile peptidelor depind în principal de structura lor primară  - secvența de aminoacizi, precum și de structura moleculei și configurația acesteia în spațiu ( structură secundară ).

Clasificarea peptidelor și structura lanțului peptidic

O moleculă de peptidă este o secvență de aminoacizi: două sau mai multe resturi de aminoacizi legate între ele printr-o legătură amidă formează o peptidă. Numărul de aminoacizi dintr-o peptidă poate varia foarte mult. Și după numărul lor disting:

1. oligopeptide - molecule care conțin până la zece resturi de aminoacizi; uneori numele lor menționează numărul de aminoacizi incluși în compoziția lor, de exemplu, dipeptidă, tripeptidă, pentapeptidă etc. [9] ;
2. polipeptidele sunt molecule care conțin mai mult de zece aminoacizi [9] .

Compușii care conțin mai mult de o sută de resturi de aminoacizi sunt denumiți în mod obișnuit proteine. Cu toate acestea, această diviziune este arbitrară; unele molecule, de exemplu, hormonul glucagon, care conține doar douăzeci și nouă de aminoacizi, sunt numite hormoni proteici. În funcție de compoziția calitativă, se disting:

1. peptide homomerice - compuși formați numai din resturi de aminoacizi;
2. peptidele heteromerice sunt substanțe care conțin și componente non-proteice.

Peptidele sunt, de asemenea, împărțite în funcție de modul în care aminoacizii sunt legați între ei:

1. homodetic - peptide, ale căror resturi de aminoacizi sunt legate numai prin legături peptidice;
2. Peptidele heterodezice sunt acei compuși în care, pe lângă legăturile peptidice, există și legături disulfură, eterică și tioeterică.

Un lanț de atomi care se repetă se numește schelet peptidic: (—NH—CH—OC—). Locul (—CH—) cu un radical de aminoacid formează un compus (—NH—C(R1)H—OC—), numit rest de aminoacid. Restul de aminoacid N-terminal are o grupare α-amino liberă (—NH), în timp ce restul de aminoacid C-terminal are o grupare α-carboxil liberă (OC—). Peptidele diferă nu numai în ceea ce privește compoziția de aminoacizi, ci și cantitatea, precum și locația și conexiunea reziduurilor de aminoacizi în lanțul polipeptidic. Exemplu: Pro-Ser-Pro-Ala-Gis și His-Ala-Pro-Ser-Pro - în ciuda aceleiași compoziții cantitative și calitative, aceste peptide au proprietăți complet diferite .

Legătura peptidică

O legătură peptidică (amidă) este un tip de legătură chimică care apare ca urmare a interacțiunii grupării α-amino a unui aminoacid și gruparea α-carboxi a unui alt aminoacid. Legatura amidica este foarte puternica si nu se rupe spontan in conditii celulare normale (37°C, pH neutru). Legătura peptidică este distrusă prin acțiunea asupra ei a unor enzime proteolitice speciale (proteaze, peptid hidrolaze) [10] .

Înțeles

Hormonii peptidici și neuropeptidele , de exemplu, reglează majoritatea proceselor corpului uman, inclusiv cele implicate în procesele de regenerare celulară. Peptidele cu acțiune imunologică protejează organismul de toxinele care au pătruns în el. O cantitate adecvată de peptide este necesară pentru buna funcționare a celulelor și țesuturilor. Cu toate acestea, odată cu vârsta și patologia, apare o deficiență de peptide, care accelerează semnificativ uzura țesuturilor, ceea ce duce la îmbătrânirea întregului organism. Astăzi, problema deficienței de peptide din organism a fost învățată să rezolve. Rezervorul de peptide al celulei este completat cu peptide scurte sintetizate în laborator.

Sinteza peptidelor

Formarea peptidelor în organism are loc în câteva minute, în timp ce sinteza chimică în laborator este un proces destul de lung, care poate dura câteva zile, iar dezvoltarea unei tehnologii de sinteză durează câțiva ani. Cu toate acestea, în ciuda acestui fapt, există argumente destul de importante în favoarea efectuării lucrărilor privind sinteza analogilor peptidelor naturale. În primul rând, prin modificarea chimică a peptidelor, este posibil să se confirme ipoteza structurii primare. Secvențele de aminoacizi ale unor hormoni au devenit cunoscute tocmai prin sinteza analogilor lor în laborator.

În al doilea rând, peptidele sintetice fac posibilă studierea mai detaliată a relației dintre structura unei secvențe de aminoacizi și activitatea acesteia. Pentru a elucida relația dintre structura specifică a peptidei și activitatea sa biologică, s-a desfășurat o cantitate imensă de muncă asupra sintezei a peste o mie de analogi. Drept urmare, a fost posibil să se constate că înlocuirea unui singur aminoacid în structura peptidei poate crește activitatea biologică a acestuia de mai multe ori sau poate schimba direcția. O modificare a lungimii secvenței de aminoacizi ajută la determinarea locației centrilor activi ai peptidei și a locului de interacțiune cu receptorul.

În al treilea rând, datorită modificării secvenței originale de aminoacizi, a devenit posibilă obținerea de preparate farmacologice. Crearea de analogi ai peptidelor naturale face posibilă identificarea unor configurații mai „eficiente” de molecule care sporesc efectul biologic sau îl fac mai lung.

În al patrulea rând, sinteza chimică a peptidelor este viabilă din punct de vedere economic. Majoritatea medicamentelor terapeutice ar costa de zece ori mai mult dacă ar fi făcute dintr-un produs natural.

Adesea, peptidele active se găsesc în natură doar în cantități de nanograme. În plus, metodele de purificare și izolare a peptidelor din surse naturale nu pot separa complet secvența de aminoacizi dorită de peptidele cu acțiune opusă sau de altă natură. Iar în cazul peptidelor specifice sintetizate de organismul uman, acestea pot fi obținute doar prin sinteză în laborator.

Peptide biologic active

Peptidele, având activitate fiziologică ridicată, reglează diferite procese biologice. În funcție de acțiunea de bioreglare, peptidele sunt de obicei împărțite în mai multe grupuri:

• compuși cu activitate hormonală ( glucagon , oxitocină , vasopresină etc.);
• substanțe care reglează procesele digestive ( gastrină , peptidă inhibitoare gastrică etc.);
• peptide care reglează pofta de mâncare ( endorfine , neuropeptidă Y, leptina etc.);
• compuși care au efect analgezic ( peptide opioide );
• substanțe organice care reglează activitatea nervoasă superioară, procesele biochimice asociate cu mecanismele memoriei, învățării, apariția sentimentelor de frică, furie etc.;
• peptide care reglează tensiunea arterială și tonusul vascular ( angiotensină II, bradikinină etc.).
• peptide care au proprietăți antitumorale și antiinflamatorii ( Lunasin )

Cu toate acestea, această diviziune este condiționată, deoarece acțiunea multor peptide nu este limitată la nicio direcție. De exemplu, vasopresina , pe lângă acțiunea vasoconstrictoare și antidiuretică, îmbunătățește memoria.