Ang mga peptide ay isang klase ng mga compound na nabuo sa pamamagitan ng koneksyon ng maramihang mga amino acid sa pamamagitan ng mga peptide bond.Ang mga ito ay nasa lahat ng dako sa mga buhay na organismo.Hanggang ngayon, sampu-sampung libong peptides ang natagpuan sa mga buhay na organismo.Ang mga peptide ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pag-regulate ng mga functional na aktibidad ng iba't ibang mga sistema, organo, tisyu at mga cell at sa mga aktibidad sa buhay, at kadalasang ginagamit sa functional analysis, antibody research, drug development at iba pang larangan.Sa pag-unlad ng biotechnology at teknolohiya ng peptide synthesis, parami nang parami ang mga peptide na gamot na binuo at inilapat sa klinika.
Mayroong iba't ibang uri ng mga pagbabago sa peptide, na maaaring nahahati lamang sa post modification at proseso ng pagbabago (gamit ang nagmula na amino acid modification), at N-terminal modification, C-terminal modification, side chain modification, amino acid modification, skeleton modification, atbp., depende sa site ng pagbabago (Figure 1).Bilang isang mahalagang paraan upang baguhin ang pangunahing istraktura ng kadena o mga pangkat ng side chain ng mga peptide chain, ang pagbabago ng peptide ay maaaring epektibong baguhin ang pisikal at kemikal na mga katangian ng mga peptide compound, dagdagan ang solubility ng tubig, pahabain ang oras ng pagkilos sa vivo, baguhin ang kanilang biological distribution, alisin ang immunogenicity , bawasan ang mga nakakalason na epekto, atbp. Sa papel na ito, ilang mga pangunahing diskarte sa pagbabago ng peptide at ang kanilang mga katangian ay ipinakilala.
1. Cyclization
Ang mga cyclic peptides ay may maraming mga aplikasyon sa biomedicine, at maraming mga natural na peptide na may biological na aktibidad ay mga cyclic peptides.Dahil ang mga cyclic peptides ay may posibilidad na maging mas matibay kaysa sa mga linear na peptides, ang mga ito ay lubos na lumalaban sa digestive system, maaaring mabuhay sa digestive tract, at nagpapakita ng mas malakas na pagkakaugnay para sa mga target na receptor.Ang cyclization ay ang pinakadirektang paraan upang mag-synthesize ng cyclic peptides, lalo na para sa mga peptide na may malaking structural skeleton.Ayon sa cyclization mode, maaari itong nahahati sa side chain-side chain type, terminal - side chain type, terminal - terminal type (end to end type).
(1) sidechain-to-sidechain
Ang pinakakaraniwang uri ng side-chain hanggang side-chain cyclization ay ang disulfide bridging sa pagitan ng mga residue ng cysteine.Ang cyclization na ito ay ipinakilala sa pamamagitan ng isang pares ng mga residue ng cysteine na na-deprotect at pagkatapos ay na-oxidize upang bumuo ng mga disulfide bond.Maaaring makamit ang polycyclic synthesis sa pamamagitan ng piling pag-alis ng mga grupo ng proteksyon ng sulfhydryl.Maaaring gawin ang cyclization alinman sa isang post-dissociation solvent o sa isang pre-dissociation resin.Maaaring hindi gaanong epektibo ang cyclization sa mga resin kaysa sa solvent cyclization dahil ang mga peptide sa mga resin ay hindi madaling bumubuo ng mga cyclified conformation.Ang isa pang uri ng side-chain - side chain cyclization ay ang pagbuo ng amide structure sa pagitan ng aspartic acid o glutamic acid residue at ng base amino acid, na nangangailangan na ang side chain protection group ay dapat na piliing maalis mula sa polypeptide. sa dagta o pagkatapos ng paghihiwalay.Ang ikatlong uri ng side-chain - side chain cyclization ay ang pagbuo ng diphenyl ethers sa pamamagitan ng tyrosine o p-hydroxyphenylglycine.Ang ganitong uri ng cyclization sa mga natural na produkto ay matatagpuan lamang sa mga microbial na produkto, at ang mga produkto ng cyclization ay kadalasang may potensyal na nakapagpapagaling na halaga.Ang paghahanda ng mga compound na ito ay nangangailangan ng natatanging mga kondisyon ng reaksyon, kaya hindi sila madalas na ginagamit sa synthesis ng mga maginoo na peptides.
(2) terminal-to-sidechain
Karaniwang kinabibilangan ng terminal-side chain cyclization ang C-terminal na may amino group ng lysine o ornithine side chain, o ang N-terminal na may aspartic acid o glutamic acid side chain.Ang iba pang polypeptide cyclization ay ginagawa sa pamamagitan ng pagbuo ng mga eter bond sa pagitan ng terminal C at serine o threonine side chain.
(3) Uri ng terminal o head-to-tail
Ang mga chain polypeptide ay maaaring i-cycle sa isang solvent o ayusin sa isang resin sa pamamagitan ng side chain cyclation.Ang mababang konsentrasyon ng peptides ay dapat gamitin sa solvent centralization upang maiwasan ang oligomerization ng peptides.Ang yield ng isang head-to-tail synthetic ring polypeptide ay depende sa pagkakasunud-sunod ng chain polypeptide.Samakatuwid, bago maghanda ng mga cyclic peptides sa malaking sukat, dapat munang gumawa ng library ng mga posibleng chained lead peptides, na sinusundan ng cyclization upang mahanap ang sequence na may pinakamahusay na mga resulta.
2. N-methylation
Ang N-methylation ay orihinal na nangyayari sa natural na mga peptide at ipinakilala sa peptide synthesis upang maiwasan ang pagbuo ng mga hydrogen bond, at sa gayon ay ginagawang mas lumalaban ang mga peptide sa biodegradation at clearance.Ang synthesis ng peptides gamit ang N-methylated amino acid derivatives ay ang pinakamahalagang paraan.Bilang karagdagan, ang reaksyon ng Mitsunobu ng N-(2-nitrobenzene sulfonyl chloride) polypeptide-resin intermediates na may methanol ay maaari ding gamitin.Ang pamamaraang ito ay ginamit upang maghanda ng mga aklatan ng cyclic peptide na naglalaman ng mga N-methylated amino acids.
3. Phosphorylation
Ang Phosphorylation ay isa sa mga pinakakaraniwang post-translational na pagbabago sa kalikasan.Sa mga selula ng tao, higit sa 30% ng mga protina ay phosphorylated.Ang phosphorylation, lalo na ang nababaligtad na phosphorylation, ay gumaganap ng mahalagang papel sa pagkontrol sa maraming proseso ng cellular, tulad ng signal transduction, gene expression, cell cycle at cytoskeleton regulation, at apoptosis.
Maaaring maobserbahan ang phosphorylation sa iba't ibang mga residue ng amino acid, ngunit ang pinakakaraniwang mga target ng phosphorylation ay serine, threonine, at tyrosine residues.Ang Phosphotyrosine, phosphothreonine, at phosphoserine derivatives ay maaaring ipasok sa peptides sa panahon ng synthesis o nabuo pagkatapos ng peptide synthesis.Maaaring makamit ang selective phosphorylation gamit ang mga residue ng serine, threonine, at tyrosine na piling nag-aalis ng mga proteksiyon na grupo.Ang ilang mga phosphorylation reagents ay maaari ring ipakilala ang mga grupo ng phosphoric acid sa polypeptide sa pamamagitan ng post modification.Sa mga nagdaang taon, ang phosphorylation ng lysine na tukoy sa site ay nakamit gamit ang isang chemically selective na reaksyon ng Staudinger-phosphite (Larawan 3).
4. Myristoylation at palmitoylation
Ang acylation ng N-terminal na may mga fatty acid ay nagpapahintulot sa mga peptide o protina na magbigkis sa mga lamad ng cell.Ang myridamoylated sequence sa N-terminal ay nagbibigay-daan sa Src family protein kinases at reverse transcriptase Gaq proteins na ma-target upang magbigkis sa mga cell membrane.Ang myristic acid ay naka-link sa N-terminal ng resin-polypeptide gamit ang karaniwang mga reaksyon ng pagkabit, at ang nagreresultang lipopeptide ay maaaring ihiwalay sa ilalim ng karaniwang mga kondisyon at nalinis ng RP-HPLC.
5. Glycosylation
Ang mga glycopeptide tulad ng vancomycin at teicolanin ay mahalagang antibiotic para sa paggamot ng mga impeksyong bacterial na lumalaban sa droga, at ang iba pang mga glycopeptide ay kadalasang ginagamit upang pasiglahin ang immune system.Bilang karagdagan, dahil maraming microbial antigens ang glycosylated, napakahalaga na pag-aralan ang glycopeptides para sa pagpapabuti ng therapeutic effect ng impeksyon.Sa kabilang banda, napag-alaman na ang mga protina sa cell membrane ng mga tumor cells ay nagpapakita ng abnormal na glycosylation, na ginagawang ang glycopeptides ay may mahalagang papel sa cancer at tumor immune defense research.Ang mga glycopeptide ay inihanda sa pamamagitan ng Fmoc/t-Bu na pamamaraan.Ang mga glycosylated residues, tulad ng threonine at serine, ay madalas na ipinapasok sa polypeptides ng pentafluorophenol ester activated fMOCs upang protektahan ang glycosylated amino acids.
6. Isoprene
Nagaganap ang isopentadienylation sa mga residue ng cysteine sa side chain malapit sa C-terminal.Ang isoprene ng protina ay maaaring mapabuti ang pagkakaugnay ng lamad ng cell at bumuo ng pakikipag-ugnayan ng protina-protina.Ang mga isopentadienated na protina ay kinabibilangan ng tyrosine phosphatase, maliit na GTase, mga molekula ng cochaperone, nuclear lamina, at mga centromeric binding protein.Isoprene polypeptides ay maaaring ihanda gamit ang isoprene sa resins o sa pamamagitan ng pagpapakilala ng cysteine derivatives.
7. Pagbabago ng polyethylene glycol (PEG).
Maaaring gamitin ang pagbabago ng PEG upang mapabuti ang katatagan ng hydrolytic ng protina, biodistribution at peptide solubility.Ang pagpapakilala ng mga chain ng PEG sa mga peptide ay maaaring mapabuti ang kanilang mga katangian ng parmasyutiko at pagbawalan din ang hydrolysis ng mga peptides sa pamamagitan ng mga proteolytic enzymes.Ang mga peptide ng PEG ay dumaan sa glomerular capillary cross section nang mas madali kaysa sa mga ordinaryong peptide, na lubos na binabawasan ang renal clearance.Dahil sa pinalawig na aktibong kalahating buhay ng PEG peptides sa vivo, ang normal na antas ng paggamot ay maaaring mapanatili sa mas mababang mga dosis at hindi gaanong madalas na mga peptide na gamot.Gayunpaman, ang pagbabago ng PEG ay mayroon ding mga negatibong epekto.Pinipigilan ng malalaking halaga ng PEG ang enzyme na sirain ang peptide at binabawasan din ang pagbubuklod ng peptide sa target na receptor.Ngunit ang mababang affinity ng PEG peptides ay kadalasang nababawasan ng kanilang mas mahabang pharmacokinetic na kalahating buhay, at sa pagkakaroon ng mas matagal sa katawan, ang PEG peptides ay may mas malaking posibilidad na ma-absorb sa mga target na tissue.Samakatuwid, ang mga pagtutukoy ng PEG polymer ay dapat na ma-optimize para sa pinakamainam na resulta.Sa kabilang banda, ang mga peptide ng PEG ay naipon sa atay dahil sa nabawasan na clearance ng bato, na nagreresulta sa macromolecular syndrome.Samakatuwid, ang mga pagbabago sa PEG ay kailangang idisenyo nang mas maingat kapag ang mga peptide ay ginagamit para sa pagsusuri sa droga.
Ang mga karaniwang pangkat ng pagbabago ng mga modifier ng PEG ay maaaring halos buod tulad ng sumusunod: Amino (-amine) -NH2, aminomethyl-Ch2-NH2, hydroxy-OH, carboxy-Cooh, sulfhydryl (-Thiol) -SH, Maleimide -MAL, succinimide carbonate - SC, succinimide acetate -SCM, succinimide propionate -SPA, n-hydroxysuccinimide -NHS, Acrylate-ch2ch2cooh, aldehyde -CHO (tulad ng propional-ald, butyrALD), acrylic base (-acrylate-acrl), azido-azide, biotinyl - Biotin, Fluorescein, glutaryl -GA, Acrylate Hydrazide, alkyne-alkyne, p-toluenesulfonate -OTs, succinimide succinate -SS, atbp. Ang mga PEG derivatives na may mga carboxylic acid ay maaaring isama sa n-terminal amines o lysine side chain.Ang Amino-activated PEG ay maaaring isama sa aspartic acid o glutamic acid side chain.Ang mal-activated PEG ay maaaring i-conjugated sa mercaptan ng ganap na deprotected cysteine side chain [11].Ang mga modifier ng PEG ay karaniwang inuri bilang mga sumusunod (tandaan: ang mPEG ay methoxy-PEG, CH3O-(CH2CH2O)n-CH2CH2-OH):
(1) straight chain PEG modifier
mPEG-SC, mPEG-SCM, mPEG-SPA, mPEG-OTs, mPEG-SH, mPEG-ALD, mPEG-butyrALD, mPEG-SS
(2) bifunctional na PEG modifier
HCOO-PEG-COOH, NH2-PEG-NH2, OH-PEG-COOH, OH-PEG-NH2, HCl·NH2-PEG-COOH, MAL-PEG-NHS
(3) sumasanga PEG modifier
(mPEG)2-NHS, (mPEG)2-ALD, (mPEG)2-NH2, (mPEG)2-MAL
8. Biotinization
Ang biotin ay maaaring mahigpit na nakatali sa avidin o streptavidin, at ang lakas ng pagbubuklod ay malapit pa sa covalent bond.Ang mga peptide na may label na biotin ay karaniwang ginagamit sa immunoassay, histocytochemistry, at fluorescence-based flow cytometry.Ang mga may label na antibiotin antibodies ay maaari ding gamitin upang magbigkis ng mga biotinylated peptides.Ang mga label ng biotin ay kadalasang nakakabit sa lysine side chain o sa N terminal.Ang 6-aminocaproic acid ay kadalasang ginagamit bilang isang bono sa pagitan ng peptides at biotin.Ang bono ay nababaluktot sa pagbubuklod sa substrate at mas mahusay na nagbubuklod sa pagkakaroon ng steric hindrance.
9. Fluorescent na label
Ang pag-label ng fluorescent ay maaaring gamitin upang masubaybayan ang mga polypeptide sa mga buhay na selula at upang pag-aralan ang mga enzyme at mekanismo ng pagkilos.Ang Tryptophan (Trp) ay fluorescent, kaya maaari itong magamit para sa intrinsic na pag-label.Ang emission spectrum ng tryptophan ay nakasalalay sa paligid ng kapaligiran at bumababa sa pagbaba ng solvent polarity, isang katangian na kapaki-pakinabang para sa pag-detect ng peptide structure at receptor binding.Ang tryptophan fluorescence ay maaaring mapawi ng protonated aspartic acid at glutamic acid, na maaaring limitahan ang paggamit nito.Ang Dansyl chloride group (Dansyl) ay mataas ang fluorescent kapag nakatali sa isang amino group at kadalasang ginagamit bilang fluorescent na label para sa mga amino acid o protina.
Fluorescence resonance Energy conversion (FRET) ay kapaki-pakinabang para sa pag-aaral ng enzyme.Kapag inilapat ang FRET, karaniwang naglalaman ang substrate polypeptide ng fluorescence-labeling group at fluorescence-quenching group.Ang mga may label na fluorescent group ay pinapatay ng quencher sa pamamagitan ng non-photon energy transfer.Kapag ang peptide ay nahiwalay sa enzyme na pinag-uusapan, ang pangkat ng pag-label ay naglalabas ng fluorescence.
10. Cage polypeptides
Ang mga peptide ng hawla ay may mga optically removable protective group na nagpoprotekta sa peptide mula sa pagbubuklod sa receptor.Kapag nalantad sa UV radiation, ang peptide ay isinaaktibo, na nagpapanumbalik ng pagkakaugnay nito sa receptor.Dahil ang optical activation na ito ay maaaring kontrolin ayon sa oras, amplitude, o lokasyon, ang cage peptides ay maaaring gamitin upang pag-aralan ang mga reaksyon na nagaganap sa mga cell.Ang pinaka-karaniwang ginagamit na mga pangkat na proteksiyon para sa mga polypeptide ng hawla ay ang mga pangkat ng 2-nitrobenzyl at ang kanilang mga derivatives, na maaaring ipakilala sa synthesis ng peptide sa pamamagitan ng mga derivatives ng proteksiyon na amino acid.Ang mga derivatives ng amino acid na binuo ay lysine, cysteine, serine, at tyrosine.Ang aspartate at glutamate derivatives, gayunpaman, ay hindi karaniwang ginagamit dahil sa kanilang pagkamaramdamin sa cyclization sa panahon ng peptide synthesis at dissociation.
11. Polyantigenic peptide (MAP)
Ang mga maiikling peptide ay karaniwang hindi immune at dapat isama sa mga carrier protein upang makabuo ng mga antibodies.Ang polyantigenic peptide (MAP) ay binubuo ng maraming magkakahawig na peptide na konektado sa lysine nuclei, na maaaring partikular na magpahayag ng mga immunogen na may mataas na potency at maaaring magamit upang maghanda ng mga peptide-carrier protein couplet.MAP polypeptides ay maaaring synthesize sa pamamagitan ng solid phase synthesis sa MAP resin.Gayunpaman, ang hindi kumpletong pagkabit ay nagreresulta sa nawawala o naputol na mga peptide chain sa ilang mga sanga at sa gayon ay hindi nagpapakita ng mga katangian ng orihinal na MAP polypeptide.Bilang kahalili, ang mga peptide ay maaaring ihanda at linisin nang hiwalay at pagkatapos ay isasama sa MAP.Ang peptide sequence na nakakabit sa peptide core ay mahusay na tinukoy at madaling nailalarawan sa pamamagitan ng mass spectrometry.
Konklusyon
Ang pagbabago ng peptide ay isang mahalagang paraan ng pagdidisenyo ng mga peptide.Ang mga peptide na binago ng kemikal ay hindi lamang maaaring mapanatili ang mataas na biological na aktibidad, ngunit epektibong maiwasan ang mga kakulangan ng immunogenicity at toxicity.Kasabay nito, ang pagbabago ng kemikal ay maaaring magbigay ng mga peptide ng ilang mga bagong mahusay na katangian.Sa mga nagdaang taon, ang paraan ng CH activation para sa post-modification ng polypeptides ay mabilis na binuo, at maraming mahahalagang resulta ang nakamit.
Oras ng post: Mar-20-2023