Peptider

Peptider ( grekiska πεπτος  "näringsmässiga") - en familj av ämnen vars molekyler är uppbyggda av två eller flera aminosyrarester sammankopplade i en kedja av peptid (amid) bindningar -C (O) NH -. Vanligtvis hänvisar till peptider som består av α-aminosyror, men termen utesluter inte peptider som härrör från några andra aminokarboxylsyror [1] .

Peptider vars sekvens är kortare än cirka 10-20 aminosyrarester kan också kallas oligopeptider (från andra grekiska ὀλίγος  "få"); med en längre sekvenslängd kallas de polypeptider (från grekiskan πολυ- "många"); polypeptider kan ha icke-aminosyradelar, såsom kolhydratrester, i molekylen. Proteiner brukar kallas polypeptider som innehåller cirka 50 aminosyrarester [2] med en molekylvikt på mer än 5000 [3] , 6000 [4] eller 10000 [5] [6] dalton .

År 1900 antog den tyske organiska kemisten Hermann Emil Fischer att peptider är sammansatta av en kedja av aminosyror som bildas av vissa bindningar, och redan 1902 fick han obestridliga bevis för existensen av en peptidbindning, och 1905 utvecklade han en allmän metod genom vilket det blev möjligt att syntetisera peptider i laboratoriet. Gradvis studerade forskare strukturen hos olika föreningar, utvecklade metoder för att separera polymermolekyler till monomerer och syntetiserade fler och fler peptider [7] .

Oligo- och polypeptider, proteiner

Gränsen mellan oligopeptider och polypeptider (den minsta storlek vid vilken en peptidmolekyl upphör att betraktas som en oligopeptid och blir en polypeptid) är ganska konventionell. Källor som avgränsar oligo- och polypeptider definierar som regel gränsen mellan oligopeptider och polypeptider som 10 (enligt Chemical Encyclopedia [4] ) eller 10–20 (enligt IUPAC-definitionen [1] ) aminosyrarester. Ibland dras inte en tydlig linje alls (till exempel, enligt Lehningers lärobok [6] är storleken på oligopeptider flera , och polypeptider är många aminosyrarester), och formellt oligopeptidmolekylen oxytocin , bestående av 9 aminosyrarester kan hänvisas till som en polypeptid.

Proteiner kan betraktas som peptider, vars massa överstiger 5000–10 000, och (eller) längden överstiger 50–90 aminosyrarester. Denna gräns är också villkorad, men i huvudkällorna för referensinformation, där denna gräns anges (inklusive IUPAC), ligger den inom de angivna gränserna. Massintervallet överensstämmer med storleksintervallet genom att ersätta medelmassan för aminosyraresten (110 Da).

Historik

Peptider isolerades först från proteinhydrolysat erhållna genom fermentering.

• Termen peptid föreslogs av E. Fisher , som 1905 hade utvecklat en allmän metod för syntes av peptider [8] .

1953 syntetiserade V. Du Vigno oxytocin , det första polypeptidhormonet . År 1963  , baserat på konceptet med peptidsyntes i fast fas (P. Merrifield ), skapades automatiska peptidsyntes. Användningen av polypeptidsyntesmetoder har gjort det möjligt att erhålla syntetiskt insulin och vissa enzymer .

Hittills är mer än 1500 typer av peptider kända, deras egenskaper har bestämts och syntesmetoder har utvecklats.

Bukspottkörtelmolekyler av polypeptidkaraktär

• sv: NPY
• Peptid YY
• APP Aviär pankreatisk polypeptid
• en:HPP Human pankreaspolypeptid

Peptiders egenskaper

Peptider syntetiseras ständigt i alla levande organismer för att reglera fysiologiska processer. Peptidernas egenskaper beror huvudsakligen på deras primära struktur  - aminosyrornas sekvens, såväl som på molekylens struktur och dess konfiguration i rymden ( sekundär struktur ).

Klassificering av peptider och struktur av peptidkedjan

En peptidmolekyl är en sekvens av aminosyror: två eller flera aminosyrarester sammanlänkade genom en amidbindning utgör en peptid. Antalet aminosyror i en peptid kan variera mycket. Och efter deras antal skiljer de:

1. oligopeptider - molekyler som innehåller upp till tio aminosyrarester; ibland nämner deras namn antalet aminosyror som ingår i deras sammansättning, till exempel dipeptid, tripeptid, pentapeptid, etc. [9] ;
2. polypeptider är molekyler som innehåller mer än tio aminosyror [9] .

Föreningar som innehåller mer än hundra aminosyrarester kallas vanligen för proteiner. Denna uppdelning är dock godtycklig, vissa molekyler, till exempel hormonet glukagon, som bara innehåller tjugonio aminosyror, kallas proteinhormoner. Enligt den kvalitativa sammansättningen skiljer de:

1. homomera peptider - föreningar som endast består av aminosyrarester;
2. heteromera peptider är ämnen som även innehåller icke-proteinkomponenter.

Peptider är också uppdelade enligt hur aminosyror är sammanlänkade:

1. homodetiska - peptider, vars aminosyrarester endast är förbundna med peptidbindningar;
2. Heterodetiska peptider är de föreningar där det, förutom peptidbindningar, även finns disulfid-, eter- och tioeterbindningar.

En kedja av repeterande atomer kallas en peptidryggrad: (—NH—CH—OC—). Platsen (—CH—) med en aminosyraradikal bildar en förening (—NH—C(R1)H—OC—), som kallas en aminosyrarest. Den N-terminala aminosyraresten har en fri a-aminogrupp (—NH), medan den C-terminala aminosyraresten har en fri a-karboxylgrupp (OC—). Peptider skiljer sig inte bara i aminosyrasammansättning, utan också i kvantitet, såväl som placeringen och kopplingen av aminosyrarester i polypeptidkedjan. Exempel: Pro-Ser-Pro-Ala-Gis och His-Ala-Pro-Ser-Pro - trots samma kvantitativa och kvalitativa sammansättning har dessa peptider helt olika egenskaper .

Peptidbindning

En peptidbindning (amid) är en typ av kemisk bindning som uppstår som ett resultat av interaktionen mellan α-aminogruppen i en aminosyra och α-karboxigruppen i en annan aminosyra. Amidbindningen är mycket stark och bryts inte spontant under normala cellulära förhållanden (37°C, neutralt pH). Peptidbindningen förstörs genom inverkan av speciella proteolytiska enzymer (proteaser, peptidhydrolaser) på den [10] .

Betydelse

Peptidhormoner och neuropeptider , till exempel, reglerar de flesta av människokroppens processer, inklusive de som är involverade i cellregenereringsprocesser. Peptider av immunologisk verkan skyddar kroppen från gifter som har kommit in i den. En tillräcklig mängd peptider är nödvändig för att celler och vävnader ska fungera korrekt. Men med ålder och patologi uppstår en brist på peptider, vilket avsevärt accelererar vävnadsslitage, vilket leder till åldrande av hela organismen. Idag har man lärt sig att lösa problemet med peptidbrist i kroppen. Peptidpoolen i cellen fylls på med laboratoriesyntetiserade korta peptider.

Syntes av peptider

Bildandet av peptider i kroppen sker inom några minuter, medan kemisk syntes i laboratoriet är en ganska lång process som kan ta flera dagar, och utvecklingen av en syntesteknologi tar flera år. Men trots detta finns det ganska tungt vägande argument för att utföra arbete med syntesen av analoger av naturliga peptider. För det första, genom att kemiskt modifiera peptider, är det möjligt att bekräfta den primära strukturhypotesen. Aminosyrasekvenserna för vissa hormoner har blivit kända just genom syntesen av deras analoger i laboratoriet.

För det andra gör syntetiska peptider det möjligt att närmare studera sambandet mellan strukturen hos en aminosyrasekvens och dess aktivitet. För att klargöra förhållandet mellan peptidens specifika struktur och dess biologiska aktivitet utfördes en enorm mängd arbete på syntesen av mer än tusen analoger. Som ett resultat var det möjligt att ta reda på att ersättning av endast en aminosyra i peptidstrukturen kan öka dess biologiska aktivitet flera gånger eller ändra dess riktning. En förändring av längden på aminosyrasekvensen hjälper till att bestämma platsen för peptidens aktiva centra och platsen för receptorinteraktion.

För det tredje, på grund av modifieringen av den ursprungliga aminosyrasekvensen, blev det möjligt att erhålla farmakologiska preparat. Skapandet av analoger av naturliga peptider gör det möjligt att identifiera mer "effektiva" konfigurationer av molekyler som förstärker den biologiska effekten eller gör den längre.

För det fjärde är den kemiska syntesen av peptider ekonomiskt lönsam. De flesta terapeutiska läkemedel skulle kosta tio gånger mer om de tillverkades av en naturlig produkt.

Ofta finns aktiva peptider i naturen endast i nanogrammängder. Dessutom kan metoder för rening och isolering av peptider från naturliga källor inte helt separera den önskade aminosyrasekvensen från peptider med motsatt eller annan verkan. Och när det gäller specifika peptider som syntetiseras av människokroppen kan de endast erhållas genom syntes i laboratoriet.

Biologiskt aktiva peptider

Peptider, med hög fysiologisk aktivitet, reglerar olika biologiska processer. Enligt den bioregulatoriska verkan delas peptider vanligtvis in i flera grupper:

• föreningar med hormonell aktivitet ( glukagon , oxytocin , vasopressin , etc.);
• ämnen som reglerar matsmältningsprocesser ( gastrin , maghämmande peptid, etc.);
• aptitreglerande peptider ( endorfiner , neuropeptid-Y, leptin , etc.);
• föreningar som har en smärtstillande effekt ( opioidpeptider );
• organiska ämnen som reglerar högre nervös aktivitet, biokemiska processer förknippade med mekanismerna för minne, inlärning, uppkomsten av känslor av rädsla, ilska, etc.;
• peptider som reglerar blodtryck och vaskulär tonus ( angiotensin II, bradykinin , etc.).
• peptider som har antitumör och antiinflammatoriska egenskaper ( Lunasin )

Denna uppdelning är emellertid villkorad, eftersom verkan av många peptider inte är begränsad till någon riktning. Till exempel förbättrar vasopressin , förutom vasokonstriktor och antidiuretisk verkan, minnet.