peptyd

Peptyd jest organiczny związek , który zawiera wiązania peptydowe między aminokwasami . Oligopeptydy zawierające kilka aminokwasów różnią się od polipeptydów wieloma aminokwasami na podstawie ich liczby . Długie łańcuchy polipeptydowe są również określane jako białka , zwłaszcza te utworzone w wyniku biosyntezy białek .

nieruchomości

Peptydy, w których poszczególne aminokwasy są połączone liniowo z łańcuchem w określonej kolejności ( sekwencji ), można uznać za małe białko . Peptydy z okrężnie związanymi aminokwasami nazywane są cyklopeptydami . Peptydy różnią się również głównie masą molową . Rozróżnienie białek na podstawie liczby połączonych aminokwasów jest płynne; łańcuch zawierający więcej niż około 100 połączonych aminokwasów, który fałduje się w określony kształt, jest powszechnie nazywany białkiem. Peptydy z glikozylacjami są określane jako glikopeptydy lub jako glikoproteiny , peptydy z lipidami jako lipopeptydy lub jako lipoproteiny .

Organizmy mogą tworzyć peptydy tylko przez translację z α-aminokwasów formy L , ponieważ tylko te genetycznie kodowane aminokwasy, które są związane z tRNA, są dostępne dla tego procesu . W peptydach bogatych i D- aminokwasach można znaleźć wiele różnych stworzeń , jednak są to produkty specyficznych szlaków metabolicznych nie-rybosomalnej syntezy peptydów, a nie biosyntezy białek . Peptydy spełniają wiele funkcji fizjologicznych i mogą na przykład działać jako hormony , inne wykazują działanie przeciwzapalne lub przeciwzapalne; istnieją również peptydy przeciwbakteryjne o działaniu antybiotykowym lub przeciwwirusowym . W niektórych przypadkach ich sposób działania został dobrze zbadany.

Termin peptyd został użyty po raz pierwszy w 1902 roku przez Emila Fischera dla substratów białka rozkładu produktów przez pepsynę w peptonu (z greki πεπτικός peptikos , strawne lub πεπτός peptos , gotowane) rozumiane jako składające się z monomerów , analogiczne do polisacharyd .

Struktura

Mesomeric struktury graniczne prostym wiązaniem peptydowym w dipeptydu składa się z alaniny (w tym N okresie ) i glicyny (tu C Termin ) z odpowiednim cis lub trans konfiguracji

Tetrapeptyd - tu na przykład Val - Gly - Ser - Ala przy zielonym oznaczone N-końcowe α-reszt aminokwasowych (w tym takich jak: L- walina ) oraz niebiesko- oznaczonego C-końcową a-aminowej reszty kwasu (w przykład: L- alanina ) - składa się z czterech aminokwasów

Oksytocyna jest nonapeptydem . Komórki nerwowe w stosowania podwzgórza białko prekursorowe (106 aminokwasów), tworząc tym oligopeptyd jako substancji przekaźnikowej oraz zwolnić neuropeptyd w (neuro-) przysadki tak, że działa jako neurohormon .

Podczas kondensacji aminokwasów, grupa karboksylowa jednego aminokwasu formalnie reaguje z grupą aminową drugiego aminokwasu, tworząc grupę amidu kwasu -CO-NH- z eliminacją wody ; nowo utworzone wiązanie amidowe między atomem węgla z grupą karbonylową , a atom azotu, staje się wiązanie peptydowe . Wolną grupę aminową na jednym końcu peptydu jest nazywany N -koniec i wolną grupę karboksylową na drugim końcu jest nazywany C -końcu .

Koniec N -końcowy jest tradycyjnie zapisany po lewej stronie, a C -koniec po prawej stronie. Z wyjątkiem aminokwasu C -końcowego, wszystkie aminokwasy po lewej stronie mają końcówkę -yl w swoich trywialnych nazwach, tylko nazwa aminokwasu po prawej stronie nie zmienia się (przykład: dipeptyd złożony z dwóch alanin aminokwasy nazywamy alanylo-alaniną).

Wiązanie peptydowe nie może się swobodnie obracać, ponieważ istnieją dwie struktury rezonansowe. Odgrywa ważną rolę w strukturze białek.

Klasyfikacja

Ogólnie peptydy są zróżnicowane w zależności od liczby aminokwasów, z których składa się cząsteczka peptydu. Liczba możliwych kombinacji rośnie wykładniczo, do zasady 20, gdy jest ograniczona do 20 aminokwasów kanonicznych biosyntezy białka.

W większości peptydów połączone aminokwasy tworzą łańcuchy; końce są określane jako N - i C -końcu odnosi się do liczby aminokwasów jak długość łańcucha. W cyklopeptydach dwa lub więcej aminokwasów jest połączonych ze sobą pierścieniowo.

Białka składają się głównie z łańcuchów polipeptydowych o długości ponad stu aminokwasów. Mają specyficzną strukturę przestrzenną dzięki pofałdowaniu białek , która jest niezbędna dla ich funkcji biologicznych i może być stabilizowana mostkami dwusiarczkowymi . Białka mogą również agregować i tworzyć kompleks białkowy , taki jak hemoglobiny .

Oligopeptydy

Oligopeptydy to związki chemiczne składające się z maksymalnie dziesięciu aminokwasów połączonych ze sobą wiązaniami peptydowymi .

Oligopeptyd powstaje, gdy grupa aminowa pierwszego aminokwasu reaguje z grupą karboksylową drugiego aminokwasu z eliminacją wody . Wolna grupa aminowa powstałego dipeptydu reaguje następnie z grupą karboksylową innego aminokwasu. Kolejne aminokwasy można łączyć zgodnie z tym wzorem, tak że powstaje krótki łańcuch aminokwasów, które są połączone ze sobą wiązaniami peptydowymi. Jeśli dwa końce łańcucha są również połączone ze sobą, tworzony jest cykliczny peptyd (patrz poniżej ).

Oligopeptydy grają np. B. jako składniki enzymów odgrywają rolę w detoksykacji, transporcie i procesach metabolicznych .

Polipeptydy

Polipeptyd to peptyd składający się z co najmniej dziesięciu aminokwasów połączonych wiązaniami peptydowymi . Polipeptydy mogą być pochodzenia naturalnego lub syntetycznego . Łańcuchy polipeptydowe zawierające więcej niż 100 aminokwasów są zwykle określane jako białka ; jednakże dla białka konieczne są inne warunki wstępne, takie jak pewne fałdowanie białka .

Makropeptydy to peptydy o dużej masie cząsteczkowej. Jeśli są one połączone mostkami wodorowymi lub dwusiarczkowymi , często mówi się o białkach. Jednak niektóre łańcuchy aminokwasów zawierające więcej niż 100 aminokwasów nazywane są tylko peptydami.

Cyklopeptydy

W cyklicznych dipeptydach, takich jak 2,5-diketopiperazyny (po lewej) wytworzonych z glicyny i L - alaniny (po lewej) lub cyklodi- L- prolilu (po prawej), utworzonych z dwóch cząsteczek L - proliny , dwa aminokwasy są połączone w pierścień . W cis wiązań peptydowych są oznaczone niebieski tutaj .

Cykliczne peptydy składają się z dwóch lub więcej aminokwasów ułożonych w pierścień. Dlatego cyklopeptydy nie zawierają aminokwasów na końcu C ani na końcu N. Wszystkie cykliczne peptydy są zatem jednocześnie laktamami . Wiązania peptydowe cis są obecne w peptydach kołowych , podczas gdy wiązania peptydowe trans dominują w większości natywnych (łańcuchowych) białek . 2,5- Diketopiperazyny to najprostsze cykliczne dipeptydy. Niektóre antybiotyki to cyklopeptydy, np. B. Cyklosporyna .

Peptydy z wiązaniami α-peptydowymi i ω-wiązaniami peptydowymi oraz izopeptydami

Ściśle biorąc, peptydami są utworzone przez połączenie a- aminowe i grupy karboksylowe a-aminokwasów, które są następnie połączone poprzez a- wiązań peptydowych .

Glutation ( γ- L- glutamylo- L- cysteina glicyna) jest tripeptydem z wiązaniem γ-peptydowym (= przykład wiązania ω-peptydowego) i α-peptydowym .

Istnieją jednak również a-aminokwasy, które oprócz grupy a-aminowej zawierają drugą grupę aminową , np. B. L - lizyna . Istnieją również α-aminokwasy, które oprócz α-karboksylowej zawierają drugą grupę karboksylową , np. B. L - kwas asparaginowy i L - kwas glutaminowy . Teraz, gdy na wiązanie aminokwasów nie wpływa wyłącznie pozycja α grup aminowych i karboksylowych, ale z udziałem końcowej lub bocznej grupy diaminowej (takiej jak L- lizyna) i kwasów aminodikarboksylowych (takich jak kwas L- asparaginowy i kwas L- glutaminowy), jak występuje w przypadku peptydów z wiązaniem ω-peptydowym.

N ^ε -γ- L -glutamyl- L -lizyna zawiera wiązanie izopeptydowych .

Występują mieszane postacie występują również w przyrodzie, na przykład trójpeptydu glutationu (γ- L -glutamyl- L -cysteiny glicyna) zawiera jedno wiązanie α-peptyd i jedno wiązanie ω peptydu. Wiązanie peptydowe między boczną grupą ε-aminową L- lizyny a boczną grupą karboksylową kwasu asparaginowego lub kwasu glutaminowego jest również nazywane wiązaniem izopeptydowym .

Synteza peptydów

Synteza peptydów rybosomalnych

W komórkach istot żywych na rybosomach budowane są pojedyncze łańcuchy polipeptydowe, które następnie rozwijają się, tworząc białka . Ta synteza rybomosomalnego peptydu jest również nazywana biosyntezą białek.

Synteza peptydów nie-rybosomalnych

Ponadto w niektórych organizmach zachodzi również nie-rybosomalna synteza peptydów w sposób czysto enzymatyczny przy użyciu nie-rybosomalnych syntetaz peptydów ( NRPS ). D- aminokwasy można również włączać przez NRPS lub cyklopeptydy są tworzone jako peptydy nie-rybosomalne (NRP). Takie NRPS występować nie tylko w różnych mikroorganizmów z trzech domen z bakterii , archeowce i eukariotów , ale także, na przykład, w wielokomórkowych organizmów wielu grzybów , a w niektórych mięczaków .

Techniczno-chemiczna synteza peptydów

Wybór metody syntezy techniczno-chemicznej peptydu o określonej sekwencji różni się w zależności od jego długości:

• Krótkie peptydy są budowane krok po kroku z połączenia aminokwasów
• Dłuższe peptydy są zbudowane z połączenia krótszych peptydów

Jeśli podejmie się próbę wytworzenia określonego dipeptydu (np. Gly-Val) z dwóch różnych aminokwasów (Gly + Val) przez odwodnienie termiczne, powstaje szereg niepożądanych produktów w znacznych ilościach:

${\ Displaystyle \ mathrm {\ Gly + Val \ rightarrow Gly {-} Gly \ + \ Gly {-} Val \ + \ Val {-} Gly \ + \ Val {-} Val \ + \ Gly {-} Val { -} Val \ +}}$ ${\ Displaystyle \ mathrm {\ Val {-} Val {-} Gly \ + \ kropki}}$

W celu zwiększenia selektywności grupy karboksylowe i aminowe, które nie mają być łączone, są zaopatrzone w grupę ochronną (np. Ester, Boc , Fmoc ).

Stosuje się różne odczynniki sprzęgające, które aktywują niezabezpieczoną grupę karboksylową jednego aminokwasu, a tym samym umożliwiają połączenie z aminową grupą funkcyjną drugiego aminokwasu w łagodnych warunkach. Istnieją różne klasy takich odczynników sprzęgających:

• Odczynniki fosfoniowe (np. BOP , PyBOP )
• Odczynniki uronowe (np. HBTU , HATU , TBTU )
• Odczynniki imonowe
• Odczynniki karbodiimidowe (np. DCC , EDC )
• Odczynniki imidazolium (np. CDI )
• Odczynniki fosforoorganiczne
• Kwasowe odczynniki halogenujące
• Chloromrówczany i inne

Po utworzeniu w ten sposób wiązania peptydowego jedna z dwóch grup zabezpieczających jest selektywnie usuwana. Następnie można go ponownie sprzęgać z kolejnym odpowiednio zabezpieczonym aminokwasem, itp. Na koniec wszystkie grupy zabezpieczające są usuwane i izolowany jest pożądany peptyd.

Synteza może odbywać się w fazie ciekłej lub w fazie stałej . Ponadto do syntezy peptydów można również stosować enzymy .

Zobacz też

• Pepzyme
• Peptydowy kwas nukleinowy (PNA)

literatura

• S. Donadio, P. Monciardini, M. Sosio: Syntazy poliketydowe i nieryboosomalne syntetazy peptydów: wyłaniający się pogląd z genomiki bakterii. W: Natural Product Reports, tom 24, numer 5, październik 2007, str. 1073-1109. doi: 10.1039 / b514050c . PMID 17898898 .

linki internetowe

• Przewodnik po peptydach

Indywidualne dowody

1. ↑ W najmniejszym możliwym peptydzie, dipeptydzie złożonym z dwóch aminokwasów, jest tylko jedno wiązanie peptydowe.
2. ↑ Hans-Dieter Jakubke, Hans Jeschkeit: aminokwasy, peptydy, białka , Verlag Chemie, Weinheim, 1-505, 1982, ISBN 3-527-25892-2 .
3. ↑ G. Kreil: D-aminokwasy w peptydach zwierzęcych . W: Annual Review of Biochemistry . 66, nr 1, 1997, str. 337-345. doi : 10,1146 / annurev.biochem.66.1.337 .
4. ↑ E. Fischer: O hydrolizie substancji białkowych. W: Chemikerzeitung. Tom 26, 1902, str. 939-940.
5. ^ Otto-Albrecht Neumüller (red.): Römpps Chemie-Lexikon. Tom 4: M-Pk. 8. poprawione i rozszerzone wydanie. Franckh'sche Verlagshandlung, Stuttgart 1985, ISBN 3-440-04514-5 , s. 2894.
6. ↑ Peptydy aktywne biologicznie. Skrypt z Uniwersytetu w Lipsku, s.16, (PDF; 3,2 MB).
7. ↑ Hans-Dieter Jakubke, Hans Jeschkeit: Aminokwasy, peptydy, białka , Verlag Chemie, Weinheim, str. 99, 1982, ISBN 3-527-25892-2 .
8. ↑ Hans-Dieter Jakubke, Hans Jeschkeit: Aminokwasy, peptydy, białka , Verlag Chemie, Weinheim, str. 99, 1982, ISBN 3-527-25892-2 .
9. ↑ Otto-Albrecht Neumüller (red.): Römpps Chemie-Lexikon. Tom 2: Cm-G. 8. poprawione i rozszerzone wydanie. Franckh'sche Verlagshandlung, Stuttgart 1981, ISBN 3-440-04512-9 , s. 1511.
10. ↑ Hao Wang, David Fewer, Liisa Holm, Leo Rouhiainen, Kaarina Sivonena: Atlas nieryboosomalnych szlaków biosyntezy peptydów i poliketydów ujawnia powszechne występowanie niemodularnych enzymów . W: Proc Natl Acad Sci USA . Tom 111, nr 25, czerwiec 2014, pp. 9259-9264. PMC 4078802 (pełny tekst pełny).
11. ↑ Hans-Dieter Jakubke, Hans Jeschkeit: aminokwasy, peptydy, białka , Verlag Chemie, Weinheim, 107-261, 1982, ISBN 3-527-25892-2 .
12. ↑ KPC Vollhardt, NE Schore: Organic Chemistry , 4. wydanie, Wiley-VCH, str. 1399–1402, 2005.
13. ^ SY Han, YA Kim: Tetrahedron , 60, 2004, str. 2447-2467.