Peptidai yra junginių klasė, susidaranti peptidiniais ryšiais sujungiant kelias aminorūgštis.Jie yra visur gyvuose organizmuose.Iki šiol gyvuose organizmuose buvo rasta dešimtys tūkstančių peptidų.Peptidai atlieka svarbų vaidmenį reguliuojant įvairių sistemų, organų, audinių ir ląstelių funkcinę veiklą bei gyvybinę veiklą, dažnai naudojami atliekant funkcinę analizę, antikūnų tyrimus, kuriant vaistus ir kitose srityse.Tobulėjant biotechnologijoms ir peptidų sintezės technologijoms, buvo sukurta ir klinikoje pritaikoma vis daugiau peptidinių vaistų.
Yra daug įvairių peptidų modifikacijų, kurias galima paprasčiausiai suskirstyti į modifikaciją po modifikavimo ir proceso modifikaciją (naudojant išvestinę aminorūgščių modifikaciją) ir N-galo modifikaciją, C-galo modifikaciją, šoninės grandinės modifikaciją, aminorūgščių modifikaciją, skeleto modifikaciją, ir tt, priklausomai nuo modifikavimo vietos (1 pav.).Kaip svarbi priemonė pakeisti peptidinių grandinių pagrindinės grandinės struktūrą ar šoninių grandinių grupes, peptidų modifikavimas gali efektyviai pakeisti peptidinių junginių fizines ir chemines savybes, padidinti tirpumą vandenyje, pailginti veikimo laiką in vivo, pakeisti jų biologinį pasiskirstymą, panaikinti imunogeniškumą. , sumažinti toksinį šalutinį poveikį ir kt. Šiame darbe pristatomos kelios pagrindinės peptidų modifikavimo strategijos ir jų charakteristikos.
1. Ciklizacija
Cikliniai peptidai turi daug pritaikymų biomedicinoje, o daugelis natūralių peptidų, turinčių biologinį aktyvumą, yra cikliniai peptidai.Kadangi cikliniai peptidai paprastai yra standesni nei linijiniai peptidai, jie yra ypač atsparūs virškinimo sistemai, gali išgyventi virškinamajame trakte ir turi stipresnį afinitetą tiksliniams receptoriams.Ciklizacija yra tiesiausias būdas sintetinti ciklinius peptidus, ypač peptidams su dideliu struktūriniu skeletu.Pagal ciklizacijos režimą jis gali būti suskirstytas į šoninės grandinės šoninės grandinės tipą, terminalą - šoninės grandinės tipą, terminalą - terminalo tipą (nuo galo iki galo).
(1) nuo šoninės grandinės iki šoninės grandinės
Dažniausias šoninės grandinės ciklizacijos tipas yra disulfidinis tiltas tarp cisteino liekanų.Ši ciklizacija įvedama pora cisteino liekanų, kurios pašalinamos ir oksiduojamos, kad susidarytų disulfidinės jungtys.Policiklinė sintezė gali būti pasiekta selektyviai pašalinus sulfhidrilo apsaugos grupes.Ciklizacija gali būti atliekama tirpiklyje po disociacijos arba ant priešdisociacijos dervos.Ciklizavimas ant dervų gali būti mažiau efektyvus nei ciklizavimas tirpikliu, nes ant dervų esantys peptidai lengvai nesudaro ciklinių konformacijų.Kitas šoninės grandinės – šoninės grandinės ciklizacijos tipas yra amido struktūros susidarymas tarp asparto rūgšties arba glutamo rūgšties liekanos ir bazinės aminorūgšties, todėl šoninės grandinės apsauginė grupė turi būti selektyviai pašalinta iš polipeptido. ant dervos arba po disociacijos.Trečiasis šoninės grandinės – šoninės grandinės ciklizacijos tipas yra difenilo eterių susidarymas tirozinu arba p-hidroksifenilglicinu.Tokio tipo ciklizacija natūraliuose produktuose randama tik mikrobiniuose produktuose, o ciklizacijos produktai dažnai turi potencialią medicininę vertę.Šių junginių gamybai reikalingos unikalios reakcijos sąlygos, todėl įprastų peptidų sintezėje jie nėra dažnai naudojami.
(2) iš terminalo į šoninę grandinę
Galinės pusės grandinės ciklizacija paprastai apima C-galą su lizino arba ornitino šoninės grandinės amino grupe arba N-galą su asparto rūgšties arba glutamo rūgšties šonine grandine.Kita polipeptido ciklizacija atliekama formuojant eterinius ryšius tarp galinės C ir serino arba treonino šoninių grandinių.
(3) Terminalas arba nuo galvos iki uodegos tipo
Grandinės polipeptidai gali būti cikluojami tirpiklyje arba fiksuojami ant dervos šoninės grandinės ciklo būdu.Tirpiklio centralizavimui turėtų būti naudojamos mažos peptidų koncentracijos, kad būtų išvengta peptidų oligomerizacijos.Sintetinio žiedo polipeptido išeiga nuo galvos iki uodegos priklauso nuo grandinės polipeptido sekos.Todėl prieš ruošiant ciklinius peptidus dideliu mastu, pirmiausia reikia sukurti galimų grandininių švino peptidų biblioteką, o po to ciklizuoti, kad būtų galima rasti seką su geriausiais rezultatais.
2. N-metilinimas
N-metilinimas iš pradžių vyksta natūraliuose peptiduose ir įtraukiamas į peptidų sintezę, kad nesusidarytų vandenilio ryšiai, todėl peptidai tampa atsparesni biologiniam skaidymui ir klirensui.Svarbiausias metodas yra peptidų sintezė naudojant N-metilintus aminorūgščių darinius.Be to, taip pat gali būti naudojama N-(2-nitrobenzensulfonilchlorido) polipeptido dervos tarpinių produktų Mitsunobu reakcija su metanoliu.Šis metodas buvo naudojamas ciklinėms peptidų bibliotekoms, turinčioms N-metilintų aminorūgščių, paruošti.
3. Fosforilinimas
Fosforilinimas yra viena iš labiausiai paplitusių potransliacinių modifikacijų gamtoje.Žmogaus ląstelėse daugiau nei 30% baltymų yra fosforilinti.Fosforilinimas, ypač grįžtamasis fosforilinimas, vaidina svarbų vaidmenį kontroliuojant daugelį ląstelių procesų, tokių kaip signalo perdavimas, genų ekspresija, ląstelių ciklo ir citoskeleto reguliavimas bei apoptozė.
Fosforilinimas gali būti stebimas įvairiose aminorūgščių liekanose, tačiau dažniausiai fosforilinimo taikiniai yra serino, treonino ir tirozino liekanos.Fosfotirozinas, fosfotreoninas ir fosfoserino dariniai gali būti įvedami į peptidus sintezės metu arba susidaro po peptidų sintezės.Selektyvų fosforilinimą galima pasiekti naudojant serino, treonino ir tirozino likučius, kurie selektyviai pašalina apsaugines grupes.Kai kurie fosforilinimo reagentai taip pat gali įvesti fosforo rūgšties grupes į polipeptidą po modifikavimo.Pastaraisiais metais specifinis lizino fosforilinimas buvo pasiektas naudojant chemiškai selektyvią Staudinger-fosfito reakciją (3 pav.).
4. Miristoilinimas ir palmitoilinimas
N-galo acilinimas riebalų rūgštimis leidžia peptidams arba baltymams prisijungti prie ląstelių membranų.Miridamoilinta seka N-gale leidžia nukreipti Src šeimos baltymų kinazes ir atvirkštinės transkriptazės Gaq baltymus, kad jie prisijungtų prie ląstelių membranų.Miristinė rūgštis buvo prijungta prie dervos-polipeptido N-galo, naudojant standartines sujungimo reakcijas, o gautas lipopeptidas gali būti atskirtas standartinėmis sąlygomis ir išgrynintas RP-HPLC.
5. Glikozilinimas
Glikopeptidai, tokie kaip vankomicinas ir teikolaninas, yra svarbūs antibiotikai vaistams atsparioms bakterinėms infekcijoms gydyti, o kiti glikopeptidai dažnai naudojami imuninei sistemai stimuliuoti.Be to, kadangi daugelis mikrobų antigenų yra glikozilinti, labai svarbu tirti glikopeptidus siekiant pagerinti terapinį infekcijos poveikį.Kita vertus, buvo nustatyta, kad naviko ląstelių ląstelių membranos baltymai turi nenormalų glikozilinimą, todėl glikopeptidai atlieka svarbų vaidmenį vėžio ir naviko imuninės gynybos tyrimuose.Glikopeptidai gaminami Fmoc/t-Bu metodu.Glikozilintos liekanos, tokios kaip treoninas ir serinas, dažnai į polipeptidus patenka naudojant pentafluorfenolio esterio aktyvuotus fMOC, kad apsaugotų glikozilintas aminorūgštis.
6. Izoprenas
Izopentadienilinimas vyksta cisteino liekanose šoninėje grandinėje netoli C-galo.Baltymų izoprenas gali pagerinti ląstelių membranų afinitetą ir sudaryti baltymų ir baltymų sąveiką.Izopentadienuoti baltymai apima tirozino fosfatazę, mažą GTazę, kochaperono molekules, branduolio sluoksnius ir centromerinius rišančius baltymus.Izopreno polipeptidai gali būti pagaminti naudojant izopreną ant dervų arba įvedant cisteino darinius.
7. Polietilenglikolio (PEG) modifikacija
PEG modifikacija gali būti naudojama baltymų hidroliziniam stabilumui, biologiniam pasiskirstymui ir peptidų tirpumui pagerinti.PEG grandinių įvedimas į peptidus gali pagerinti jų farmakologines savybes ir taip pat slopinti peptidų hidrolizę proteolitiniais fermentais.PEG peptidai lengviau nei įprasti peptidai praeina pro glomerulų kapiliarų skerspjūvį, todėl labai sumažėja inkstų klirensas.Dėl pailgėjusio aktyvaus PEG peptidų pusinės eliminacijos periodo in vivo normalų gydymo lygį galima palaikyti mažesnėmis dozėmis ir retesniais peptidiniais vaistais.Tačiau PEG modifikavimas taip pat turi neigiamą poveikį.Didelis PEG kiekis neleidžia fermentui skaidyti peptido ir taip pat sumažina peptido prisijungimą prie tikslinio receptoriaus.Tačiau mažą PEG peptidų afinitetą paprastai kompensuoja ilgesnis jų farmakokinetinis pusinės eliminacijos laikas, o ilgiau esant organizmui, PEG peptidai turi didesnę tikimybę, kad jie bus absorbuojami į tikslinius audinius.Todėl siekiant optimalių rezultatų, PEG polimero specifikacijos turėtų būti optimizuotos.Kita vertus, PEG peptidai kaupiasi kepenyse dėl sumažėjusio inkstų klirenso, todėl atsiranda makromolekulinis sindromas.Todėl, kai peptidai naudojami vaistams tirti, PEG modifikacijas reikia kurti atidžiau.
Įprastas PEG modifikatorių modifikavimo grupes galima apibendrinti taip: amino (-aminas) -NH2, aminometil-Ch2-NH2, hidroksi-OH, karboksi-Cooh, sulfhidrilas (-tiolis) -SH, maleimidas -MAL, sukcinimido karbonatas - SC, sukcinimido acetatas -SCM, sukcinimido propionatas -SPA, n-hidroksisukcinimidas -NHS, akrilatas-ch2ch2cooh, aldehidas -CHO (pvz., propionaldas, butyrALD), akrilo bazė (-akrilatas-acrl), biotiniloazidas, Biotinas, fluoresceinas, glutarilas -GA, akrilato hidrazidas, alkinalkinas, p-toluensulfonatas -OT, sukcinimido sukcinatas -SS ir kt. PEG dariniai su karboksirūgštimis gali būti sujungti su n-galiniais aminais arba lizino šoninėmis grandinėmis.Aminoaktyvuotas PEG gali būti susietas su asparto rūgšties arba glutamo rūgšties šoninėmis grandinėmis.Netinkamai aktyvuotas PEG gali būti konjuguotas su visiškai deblokuotų cisteino šoninių grandinių merkaptanu [11].PEG modifikatoriai paprastai klasifikuojami taip (pastaba: mPEG yra metoksi-PEG, CH3O-(CH2CH2O)n-CH2CH2-OH):
(1) tiesios grandinės PEG modifikatorius
mPEG-SC, mPEG-SCM, mPEG-SPA, mPEG-OTs, mPEG-SH, mPEG-ALD, mPEG-butyrALD, mPEG-SS
(2) dvifunkcinis PEG modifikatorius
HCOO-PEG-COOH, NH2-PEG-NH2, OH-PEG-COOH, OH-PEG-NH2, HCl·NH2-PEG-COOH, MAL-PEG-NHS
(3) išsišakojęs PEG modifikatorius
(mPEG)2-NHS, (mPEG)2-ALD, (mPEG)2-NH2, (mPEG)2-MAL
8. Biotinizavimas
Biotinas gali būti stipriai susietas su avidinu arba streptavidinu, o surišimo stiprumas yra net artimas kovalentiniam ryšiui.Biotinu pažymėti peptidai dažniausiai naudojami imunologiniam tyrimui, histocitochemijai ir fluorescencinei tėkmės citometrijai.Pažymėti antibiotino antikūnai taip pat gali būti naudojami biotinilinti peptidai.Biotino etiketės dažnai pritvirtinamos prie lizino šoninės grandinės arba N terminalo.6-aminokaproinė rūgštis dažnai naudojama kaip jungtis tarp peptidų ir biotino.Ryšys lanksčiai jungiasi su pagrindu ir geriau jungiasi esant sterinėms kliūtims.
9. Fluorescencinis ženklinimas
Fluorescencinis žymėjimas gali būti naudojamas polipeptidams gyvose ląstelėse atsekti ir fermentams bei veikimo mechanizmams tirti.Triptofanas (Trp) yra fluorescencinis, todėl jį galima naudoti ženklinimui.Triptofano emisijos spektras priklauso nuo periferinės aplinkos ir mažėja mažėjant tirpiklio poliškumui – tai savybė, naudinga nustatant peptidų struktūrą ir receptorių surišimą.Triptofano fluorescenciją galima numalšinti protonuota asparto rūgštimi ir glutamo rūgštimi, o tai gali apriboti jų naudojimą.Dansilo chlorido grupė (Dansyl) labai fluorescuoja, kai yra prijungta prie aminogrupės, ir dažnai naudojama kaip aminorūgščių arba baltymų fluorescencinė etiketė.
Fluorescencinis rezonansas Energijos konversija (FRET) yra naudinga fermentų tyrimams.Kai taikomas FRET, substrato polipeptidas paprastai turi fluorescenciją žyminčią grupę ir fluorescenciją gesinančią grupę.Pažymėtas fluorescencines grupes užgesina gesiklis nefotonų energijos perdavimu.Kai peptidas atsiskiria nuo atitinkamo fermento, žymėjimo grupė skleidžia fluorescenciją.
10. Narvelių polipeptidai
Cage peptidai turi optiškai pašalinamas apsaugines grupes, kurios apsaugo peptidą nuo prisijungimo prie receptoriaus.Veikiant UV spinduliuotei, peptidas suaktyvėja, atkuria jo afinitetą receptoriui.Kadangi šį optinį aktyvavimą galima valdyti pagal laiką, amplitudę ar vietą, narvelio peptidai gali būti naudojami ląstelėse vykstančioms reakcijoms tirti.Dažniausiai naudojamos narvelių polipeptidų apsauginės grupės yra 2-nitrobenzilo grupės ir jų dariniai, kurie gali būti įvedami į peptidų sintezę per apsauginius aminorūgščių darinius.Sukurti aminorūgščių dariniai yra lizinas, cisteinas, serinas ir tirozinas.Tačiau aspartato ir glutamato dariniai nėra dažniausiai naudojami dėl jų jautrumo ciklizacijai peptidų sintezės ir disociacijos metu.
11. Poliantigeninis peptidas (MAP)
Trumpi peptidai paprastai nėra imuniniai ir turi būti susieti su baltymais-nešikliais, kad susidarytų antikūnai.Poliantigeninis peptidas (MAP) susideda iš kelių identiškų peptidų, sujungtų su lizino branduoliais, kurie gali specifiškai ekspresuoti didelio stiprumo imunogenus ir gali būti naudojami peptido-nešiklio baltymų poroms paruošti.MAP polipeptidai gali būti sintetinami kietosios fazės sintezės būdu ant MAP dervos.Tačiau dėl nepilno sujungimo kai kuriose šakose trūksta peptidinių grandinių arba jos yra sutrumpintos, todėl jis neturi originalaus MAP polipeptido savybių.Kaip alternatyva, peptidai gali būti paruošti ir išgryninti atskirai, o tada sujungti su MAP.Peptidų seka, prijungta prie peptido šerdies, yra gerai apibrėžta ir lengvai apibūdinama masės spektrometrija.
Išvada
Peptidų modifikavimas yra svarbi peptidų kūrimo priemonė.Chemiškai modifikuoti peptidai gali ne tik išlaikyti aukštą biologinį aktyvumą, bet ir veiksmingai išvengti imunogeniškumo ir toksiškumo trūkumų.Tuo pačiu metu cheminis modifikavimas gali suteikti peptidams naujų puikių savybių.Pastaraisiais metais sparčiai vystomas CH aktyvinimo metodas, skirtas polipeptidų pomodifikavimui, ir buvo pasiekta daug svarbių rezultatų.
Paskelbimo laikas: 2023-03-20