Поліпептид — це сполука, утворена двома або більше амінокислотами, з’єднаними пептидними зв’язками (амідними зв’язками). Поліпептиди відіграють життєво важливу роль у регуляції функціональної активності різних систем, органів, тканин і клітин в організмі, і часто використовуються у функціональному аналізі, дослідженні антитіл і розробці ліків. Модифікація поліпептидів для зміни їхніх фізико-хімічних властивостей є поширеною технікою в дослідженні поліпептидів. Поліпептидні модифікації різноманітні, і на основі місця модифікації їх можна класифікувати на N-кінцеві модифікації, C-кінцеві модифікації, модифікації бічних ланцюгів, модифікації амінокислот і модифікації остова (рис. 1). Будучи важливим засобом зміни структури головного ланцюга або груп бічних ланцюгів пептидів, модифікація поліпептидів може ефективно змінювати фізико-хімічні властивості пептидних сполук, підвищувати розчинність у воді, змінювати їх біорозподіл, подовжувати час дії in vivo, зменшувати токсичні побічні ефекти та усувати імуногенність. Сьогодні ми познайомимося з деякими найважливішими поліпептидними модифікаціями та їхніми характеристиками.
1. Цикл
У природі багато біологічно активних поліпептидів є циклічними поліпептидами; отже, циклічні пептиди мають численні застосування в сучасній біомедицині. Циклічні пептиди, порівняно з лінійними, мають кращу жорсткість і високу стійкість до травної системи, що дозволяє їм виживати в травному тракті та виявляти сильнішу спорідненість до цільових рецепторів. Циклічні пептиди, як правило, утворюються шляхом циклізації, яку можна класифікувати за методами циклізації: бічний-ланцюг--бічна-ланцюг, кінцевий-до-бічний-ланцюг і кінцевий--кінець (голова-до-хвоста).
(1) Циклізація бічного-ланцюга-до-бічного-ланцюга
Дисульфідні містки між залишками цистеїну є одним із найпоширеніших способів утворення пептидних кілець, і цей метод належить до циклізації бокового-ланцюга-до-бокового-ланцюга. Ця циклізація вводиться шляхом зняття захисту з пари залишків цистеїну та їх подальшого окислення з утворенням дисульфідного зв’язку. Поліциклічний синтез може бути досягнутий селективним видаленням тіолової захисної групи. Циклізацію можна проводити або в розчиннику після дисоціації, або на смолі перед дисоціацією. Оскільки пептиди на смолі нелегко утворюють циклізовані конформації, циклізація на смолі може бути менш ефективною, ніж циклізація в розчиннику. Другий тип циклізації бічного-ланцюга-бічного-ланцюга передбачає утворення амідної структури між залишками аспарагінової або глутамінової кислоти та основною амінокислотою. Це вимагає, щоб захисна група на бічному ланцюзі була вибірково видалена як на смолі, так і після дисоціації. Третій тип циклізації бічного-ланцюга-бічного-ланцюга передбачає утворення біфенілового ефіру з тирозину або п-гідроксифенілгліцину; однак отримання цих сполук вимагає унікальних умов реакції, і тому вони зазвичай не використовуються в синтезі звичайних пептидів.
(2) Термінал-до-бічного ланцюга
Циклізація від -до-бічного ланцюга зазвичай включає утворення амідного зв’язку між C-кінцем та аміногрупою бічного ланцюга лізину чи орнітину або між N-кінцем і бічним ланцюгом аспарагінової або глутамінової кислоти. Деякі пептидні циклізації також утворюються шляхом утворення ефірного зв’язку між кінцевим C-кінцем і бічним ланцюгом серину або треоніну.
(3) Циклізація від -до -хвоста (або кінцева-кінець) утворюється шляхом амідування N-кінцевої аміногрупи та C-кінцевої карбоксильної групи пептиду. Ланцюгові-пептиди можна циклізувати в розчиннику або іммобілізувати на смолі за допомогою циклізації бічного-ланцюга. Циклування в розчинниках слід проводити з використанням низьких концентрацій пептидів, щоб уникнути олігомеризації. Вихід циклічних пептидів від головного до -кінцевого ланцюга залежить від послідовності ланцюгового пептиду. Тому перед широкомасштабним-одержанням циклічних пептидів спочатку слід створити бібліотеку потенційних провідних пептидів ланцюга, а потім провести циклізацію, щоб знайти послідовність, яка дає найкращі результати.
2. Глікозилювання
Наші найпоширеніші глікопептиди, такі як ванкоміцин і тейкопланін, є важливими антибіотиками для лікування -резистентних бактеріальних інфекцій. Інші глікопептиди часто використовуються для стимуляції імунної системи. Крім того, оскільки багато мікробних антигенів є глікозильованими, вивчення глікопептидів є важливим для підвищення терапевтичної ефективності інфекцій. З іншого боку, дослідження показали, що білки на клітинних мембранах пухлинних клітин демонструють аномальне глікозилювання, завдяки чому глікопептиди відіграють важливу роль у дослідженнях імунного захисту раку та пухлин. Для приготування глікопептидів зазвичай використовується метод Fmoc/t-Bu. Глікозильовані залишки, такі як треонін і серин, часто вводяться в пептиди через захист Fmoc, активований ефірами пентафторфенолу.
3. Фосфорилювання
У клітинах людини фосфорильовано понад 30% білків. Фосфорилювання, особливо оборотне фосфорилювання, відіграє вирішальну роль у контролі багатьох клітинних процесів, таких як трансдукція сигналу, експресія генів, регуляція клітинного циклу та цитоскелету, а також апоптоз.
Фосфорилювання можна спостерігати в широкому діапазоні амінокислотних залишків, але найпоширенішими мішенями фосфорилювання є залишки серину, треоніну та тирозину. Похідні фосфотирозину, фосфотреоніну та фосфосерину можуть бути введені в пептиди під час синтезу або утворені після-синтезу. Вибіркове фосфорилювання може бути досягнуто за допомогою залишків серину, треоніну та тирозину з селективним видаленням захисних груп. Деякі фосфорилюючі агенти також можуть вводити фосфатні групи в пептиди шляхом пост-модифікації. Нещодавно були зареєстровані випадки сайт-специфічного фосфорилювання лізину за допомогою хіміоселективної фосфітної реакції Штаудінгера-.
