Peptitler, birden fazla amino asidin peptit bağları yoluyla bağlanmasıyla oluşan bir bileşik sınıfıdır.Canlı organizmaların her yerinde bulunurlar.Şu ana kadar canlı organizmalarda onbinlerce peptid bulunmuştur.Peptitler, çeşitli sistem, organ, doku ve hücrelerin fonksiyonel aktivitelerinin düzenlenmesinde ve yaşam aktivitelerinde önemli bir rol oynar ve sıklıkla fonksiyonel analiz, antikor araştırmaları, ilaç geliştirme ve diğer alanlarda kullanılır.Biyoteknoloji ve peptit sentez teknolojisinin gelişmesiyle birlikte giderek daha fazla peptit ilacı geliştirilmiş ve klinikte uygulanmıştır.
Basitçe post modifikasyon ve proses modifikasyonu (türetilmiş amino asit modifikasyonu kullanılarak) ve N-terminal modifikasyonu, C-terminal modifikasyonu, yan zincir modifikasyonu, amino asit modifikasyonu, iskelet modifikasyonu olarak bölünebilen çok çeşitli peptid modifikasyonları vardır. vb. değişiklik alanına bağlı olarak (Şekil 1).Peptit zincirlerinin ana zincir yapısını veya yan zincir gruplarını değiştirmenin önemli bir yolu olarak, peptit modifikasyonu, peptit bileşiklerinin fiziksel ve kimyasal özelliklerini etkili bir şekilde değiştirebilir, suda çözünürlüğünü artırabilir, in vivo etki süresini uzatabilir, biyolojik dağılımlarını değiştirebilir, immünojeniteyi ortadan kaldırabilir. , toksik yan etkileri azaltmak vb. Bu yazıda, birkaç önemli peptid modifikasyon stratejisi ve bunların özellikleri tanıtılmaktadır.
1. Siklizasyon
Siklik peptitlerin biyotıpta birçok uygulaması vardır ve biyolojik aktiviteye sahip birçok doğal peptit, siklik peptitlerdir.Siklik peptitler, doğrusal peptitlerden daha katı olma eğiliminde olduğundan, sindirim sistemine karşı son derece dirençlidirler, sindirim sisteminde hayatta kalabilirler ve hedef reseptörler için daha güçlü bir afinite sergilerler.Siklizasyon, siklik peptidleri, özellikle de büyük yapısal iskelete sahip peptidleri sentezlemenin en doğrudan yoludur.Döngüleme moduna göre, yan zincir-yan zincir tipi, terminal-yan zincir tipi, terminal-terminal tipi (uçtan uca tip) olarak ayrılabilir.
(1) yan zincirden yan zincire
Yan zincirden yan zincire siklizasyonun en yaygın türü, sistein kalıntıları arasındaki disülfür köprüsüdür.Bu siklizasyon, bir çift sistein kalıntısının korumasının kaldırılması ve daha sonra disülfid bağları oluşturmak üzere oksitlenmesiyle gerçekleştirilir.Polisiklik sentez, sülfhidril koruma gruplarının seçici olarak uzaklaştırılmasıyla elde edilebilir.Siklizasyon, ayrışma sonrası bir solvent içerisinde veya bir ön ayrışma reçinesi üzerinde yapılabilir.Reçineler üzerindeki siklizasyon, solvent siklizasyonundan daha az etkili olabilir çünkü reçineler üzerindeki peptitler, siklikleştirilmiş konformasyonları kolaylıkla oluşturmaz.Yan zincir - yan zincir siklizasyonunun başka bir türü, bir aspartik asit veya glutamik asit kalıntısı ile baz amino asit arasında bir amid yapısının oluşmasıdır; bu, yan zincir koruma grubunun polipeptitten seçici olarak çıkarılabilmesini gerektirir. reçine üzerinde veya ayrışmadan sonra.Üçüncü tip yan zincir - yan zincir siklizasyonu, tirozin veya p-hidroksifenilglisin tarafından difenil eterlerin oluşturulmasıdır.Doğal ürünlerdeki bu tür siklizasyon yalnızca mikrobiyal ürünlerde bulunur ve siklizasyon ürünleri sıklıkla potansiyel tıbbi değere sahiptir.Bu bileşiklerin hazırlanması benzersiz reaksiyon koşulları gerektirir, dolayısıyla geleneksel peptidlerin sentezinde sıklıkla kullanılmazlar.
(2) terminalden yan zincire
Terminal tarafı zincir siklizasyonu genellikle lisin veya ornitin yan zincirinin amino grubuyla C terminalini veya aspartik asit veya glutamik asit yan zinciriyle N terminalini içerir.Diğer polipeptit siklizasyonu, terminal C ile serin veya treonin yan zincirleri arasında eter bağları oluşturularak yapılır.
(3) Terminal veya baştan sona tip
Zincir polipeptitler ya bir solvent içerisinde çevrime sokulabilir ya da yan zincir siklasyonu yoluyla bir reçine üzerine sabitlenebilir.Peptitlerin oligomerizasyonunu önlemek için solvent merkezileştirmesinde düşük konsantrasyonlarda peptitler kullanılmalıdır.Baştan kuyruğa sentetik halkalı polipeptitin verimi, zincir polipeptitin dizisine bağlıdır.Bu nedenle, büyük ölçekte siklik peptitler hazırlanmadan önce, olası zincirlenmiş kurşun peptitlerden oluşan bir kütüphane ilk olarak oluşturulmalı, ardından en iyi sonuçlara sahip diziyi bulmak için siklizasyon yapılmalıdır.
2. N-metilasyon
N-metilasyon başlangıçta doğal peptitlerde meydana gelir ve hidrojen bağlarının oluşumunu önlemek için peptit sentezine dahil edilir, böylece peptitler biyolojik parçalanmaya ve temizlenmeye karşı daha dirençli hale gelir.N-metillenmiş amino asit türevlerini kullanarak peptitlerin sentezi en önemli yöntemdir.Ayrıca N-(2-nitrobenzen sülfonil klorür) polipeptit-reçine ara maddelerinin metanol ile Mitsunobu reaksiyonu da kullanılabilir.Bu yöntem, N-metillenmiş amino asitleri içeren siklik peptid kütüphanelerini hazırlamak için kullanılmıştır.
3. Fosforilasyon
Fosforilasyon, doğada en yaygın translasyon sonrası modifikasyonlardan biridir.İnsan hücrelerinde proteinlerin %30'dan fazlası fosforile edilmiştir.Fosforilasyon, özellikle de geri dönüşümlü fosforilasyon, sinyal iletimi, gen ekspresyonu, hücre döngüsü ve hücre iskeleti düzenlemesi ve apoptoz gibi birçok hücresel sürecin kontrolünde önemli bir rol oynar.
Fosforilasyon çeşitli amino asit kalıntılarında gözlemlenebilir, ancak en yaygın fosforilasyon hedefleri serin, treonin ve tirozin kalıntılarıdır.Fosfotirozin, fosfotreonin ve fosfoserin türevleri ya sentez sırasında peptitlere katılabilir ya da peptit sentezinden sonra oluşturulabilir.Seçici fosforilasyon, koruyucu grupları seçici olarak uzaklaştıran serin, treonin ve tirozin kalıntıları kullanılarak gerçekleştirilebilir.Bazı fosforilasyon reaktifleri aynı zamanda sonradan modifikasyon yoluyla fosforik asit gruplarını polipeptite katabilir.Son yıllarda, lizinin bölgeye özgü fosforilasyonu, kimyasal olarak seçici bir Staudinger-fosfit reaksiyonu kullanılarak elde edilmiştir (Şekil 3).
4. Miristoyilasyon ve palmitoilasyon
N-terminalinin yağ asitleriyle asilasyonu, peptitlerin veya proteinlerin hücre zarlarına bağlanmasını sağlar.N-terminalindeki miridamoillenmiş dizi, Src ailesi protein kinazlarının ve ters transkriptaz Gaq proteinlerinin hücre zarlarına bağlanmak üzere hedeflenmesini sağlar.Miristik asit, standart birleştirme reaksiyonları kullanılarak reçine-polipeptidin N-terminaline bağlandı ve elde edilen lipopeptit, standart koşullar altında ayrıştırılabilir ve RP-HPLC ile saflaştırılabilir.
5. Glikosilasyon
Vankomisin ve teikolanin gibi glikopeptitler ilaca dirençli bakteriyel enfeksiyonların tedavisinde önemli antibiyotiklerdir ve diğer glikopeptitler sıklıkla bağışıklık sistemini uyarmak için kullanılır.Ek olarak, birçok mikrobiyal antijen glikosile edildiğinden, enfeksiyonun terapötik etkisini geliştirmek için glikopeptitlerin araştırılması büyük önem taşımaktadır.Öte yandan, tümör hücrelerinin hücre zarındaki proteinlerin anormal glikosilasyon sergilediği, bunun da glikopeptitlerin kanser ve tümör immün savunma araştırmalarında önemli bir rol oynamasına neden olduğu bulunmuştur.Glikopeptitler Fmoc/t-Bu yöntemiyle hazırlanır.Treonin ve serin gibi glikosile edilmiş kalıntılar, glikosile edilmiş amino asitleri korumak için sıklıkla pentaflorofenol esterle aktifleştirilmiş fMOC'ler tarafından polipeptitlere dahil edilir.
6. İzopren
İzopentadienilasyon, C terminaline yakın yan zincirdeki sistein kalıntılarında meydana gelir.Protein izopren, hücre zarı afinitesini artırabilir ve protein-protein etkileşimi oluşturabilir.İzopentadienlenmiş proteinler arasında tirozin fosfataz, küçük GTaz, kokaperon molekülleri, nükleer lamina ve sentromerik bağlanma proteinleri bulunur.İzopren polipeptitler, reçineler üzerinde izopren kullanılarak veya sistein türevlerinin eklenmesiyle hazırlanabilir.
7. Polietilen glikol (PEG) modifikasyonu
PEG modifikasyonu, protein hidrolitik stabilitesini, biyolojik dağılımını ve peptid çözünürlüğünü geliştirmek için kullanılabilir.PEG zincirlerinin peptitlere eklenmesi, bunların farmakolojik özelliklerini geliştirebilir ve ayrıca peptitlerin proteolitik enzimler tarafından hidrolizini engelleyebilir.PEG peptitleri glomerüler kılcal kesitten sıradan peptitlere göre daha kolay geçerek renal klerensi büyük ölçüde azaltır.PEG peptidlerinin in vivo olarak uzatılmış aktif yarı ömrü nedeniyle, normal tedavi seviyesi daha düşük dozlarda ve daha az sıklıkta peptid ilaçlarla korunabilir.Ancak PEG modifikasyonunun olumsuz etkileri de vardır.Büyük miktarlarda PEG, enzimin peptidi parçalamasını önler ve ayrıca peptidin hedef reseptöre bağlanmasını azaltır.Ancak PEG peptidlerinin düşük afinitesi genellikle daha uzun farmakokinetik yarı ömürleri ile dengelenir ve PEG peptidlerinin vücutta daha uzun süre mevcut olması nedeniyle hedef dokulara emilme olasılığı daha yüksektir.Bu nedenle, PEG polimer spesifikasyonlarının optimum sonuçlar için optimize edilmesi gerekmektedir.Öte yandan PEG peptidleri renal klirensin azalması nedeniyle karaciğerde birikerek makromoleküler sendroma neden olur.Bu nedenle ilaç testi için peptitler kullanıldığında PEG modifikasyonlarının daha dikkatli tasarlanması gerekir.
PEG değiştiricilerin yaygın modifikasyon grupları kabaca şu şekilde özetlenebilir: Amino (-amin) -NH2, aminometil-Ch2-NH2, hidroksi-OH, karboksi-Cooh, sülfhidril (-Tiol) -SH, Maleimid -MAL, süksinimid karbonat - SC, süksinimit asetat -SCM, süksinimit propiyonat -SPA, n-hidroksisüksinimit -NHS, Akrilat-ch2ch2cooh, aldehit -CHO (propional-ald, bütirALD gibi), akrilik baz (-akrilat-akrl), azido-azid, biyotinil - Biotin, Floresein, glutaril -GA, Akrilat Hidrazid, alkin-alkin, p-toluensülfonat -OT'ler, süksinimit süksinat -SS, vb. Karboksilik asitlere sahip PEG türevleri, n-terminal aminlere veya lizin yan zincirlerine bağlanabilir.Amino-aktive edilmiş PEG, aspartik asit veya glutamik asit yan zincirlerine bağlanabilir.Kötü aktifleştirilmiş PEG, koruması tamamen kaldırılmış sistein yan zincirlerinin merkaptanına konjuge edilebilir [11].PEG değiştiricileri genel olarak aşağıdaki şekilde sınıflandırılır (not: mPEG, metoksi-PEG, CH3O-(CH2CH2O)n-CH2CH2-OH'dir):
(1) düz zincirli PEG değiştirici
mPEG-SC, mPEG-SCM, mPEG-SPA, mPEG-OT'ler, mPEG-SH, mPEG-ALD, mPEG-bütirALD, mPEG-SS
(2) iki işlevli PEG değiştirici
HCOO-PEG-COOH, NH2-PEG-NH2, OH-PEG-COOH, OH-PEG-NH2, HCl·NH2-PEG-COOH, MAL-PEG-NHS
(3) dallanma PEG değiştiricisi
(mPEG)2-NHS, (mPEG)2-ALD, (mPEG)2-NH2, (mPEG)2-MAL
8. Biyotinizasyon
Biotin, avidin veya streptavidin ile güçlü bir şekilde bağlanabilir ve bağlanma kuvveti kovalent bağa bile yakındır.Biyotin etiketli peptitler immünoanalizde, histositokimyada ve floresans bazlı akış sitometrisinde yaygın olarak kullanılır.Etiketli antibiyotin antikorları aynı zamanda biyotinlenmiş peptitleri bağlamak için de kullanılabilir.Biyotin etiketleri sıklıkla lizin yan zincirine veya N terminaline bağlanır.6-aminokaproik asit sıklıkla peptitler ve biyotin arasında bir bağ olarak kullanılır.Bağ, substrata bağlanma konusunda esnektir ve sterik engelin varlığında daha iyi bağlanır.
9. Floresan etiketleme
Floresan etiketleme, canlı hücrelerdeki polipeptitleri izlemek ve enzimleri ve etki mekanizmalarını incelemek için kullanılabilir.Triptofan (Trp) floresan olduğundan içsel etiketleme için kullanılabilir.Triptofanın emisyon spektrumu çevresel ortama bağlıdır ve solvent polaritesinin azalmasıyla azalır; bu, peptit yapısını ve reseptör bağlanmasını tespit etmek için yararlı olan bir özelliktir.Triptofan floresansı, protonlanmış aspartik asit ve glutamik asit tarafından söndürülebilir ve bu da kullanımını sınırlayabilir.Dansil klorür grubu (Dansyl), bir amino grubuna bağlandığında oldukça floresanslıdır ve sıklıkla amino asitler veya proteinler için floresan etiket olarak kullanılır.
Floresan rezonans Enerji dönüşümü (FRET), enzim çalışmaları için faydalıdır.FRET uygulandığında, substrat polipeptidi genellikle bir floresans etiketleme grubu ve bir floresans söndürme grubu içerir.Etiketli floresan gruplar, fotonsuz enerji aktarımı yoluyla söndürücü tarafından söndürülür.Peptit söz konusu enzimden ayrıldığında etiketleme grubu floresans yayar.
10. Kafes polipeptitleri
Kafes peptidleri, peptidin reseptöre bağlanmasını engelleyen optik olarak çıkarılabilir koruyucu gruplara sahiptir.UV radyasyonuna maruz kaldığında peptit aktive olur ve reseptöre olan afinitesi yeniden sağlanır.Bu optik aktivasyon zamana, genliğe veya konuma göre kontrol edilebildiğinden, hücrelerde meydana gelen reaksiyonları incelemek için kafes peptidleri kullanılabilir.Kafes polipeptitleri için en yaygın olarak kullanılan koruyucu gruplar, koruyucu amino asit türevleri yoluyla peptit sentezine dahil edilebilen 2-nitrobenzil grupları ve bunların türevleridir.Geliştirilen amino asit türevleri lizin, sistein, serin ve tirozindir.Ancak aspartat ve glutamat türevleri, peptit sentezi ve ayrışması sırasında siklizasyona yatkınlıkları nedeniyle yaygın olarak kullanılmamaktadır.
11. Poliantijenik peptit (MAP)
Kısa peptitler genellikle bağışık değildir ve antikor üretmek için taşıyıcı proteinlere bağlanmaları gerekir.Poliantijenik peptit (MAP), spesifik olarak yüksek potensli immünojenleri eksprese edebilen ve peptit taşıyıcı protein çiftleri hazırlamak için kullanılabilen, lizin çekirdeklerine bağlı birden fazla özdeş peptitten oluşur.MAP polipeptitleri, MAP reçinesi üzerinde katı faz sentezi yoluyla sentezlenebilir.Ancak eksik bağlanma, bazı dallarda eksik veya kesik peptit zincirleriyle sonuçlanır ve dolayısıyla orijinal MAP polipeptitinin özelliklerini sergilemez.Alternatif olarak peptitler ayrı ayrı hazırlanıp saflaştırılabilir ve daha sonra MAP'a bağlanabilir.Peptit çekirdeğine bağlanan peptit dizisi iyi tanımlanmıştır ve kütle spektrometresi ile kolayca karakterize edilir.
Çözüm
Peptit modifikasyonu, peptit tasarlamanın önemli bir yoludur.Kimyasal olarak değiştirilmiş peptitler yalnızca yüksek biyolojik aktiviteyi sürdürmekle kalmaz, aynı zamanda immünojenisite ve toksisitenin dezavantajlarını da etkili bir şekilde ortadan kaldırır.Aynı zamanda kimyasal modifikasyon, peptitlere bazı yeni mükemmel özellikler kazandırabilir.Son yıllarda polipeptitlerin modifikasyon sonrası CH aktivasyonu yöntemi hızla geliştirildi ve birçok önemli sonuç elde edildi.
Gönderim zamanı: Mart-20-2023