Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Пептиди



План:


Введення

Освіта пептидного зв'язку
Приклад пептидной молекули - гормон окситоцин.

Пептиди ( греч. πεπτος - Живильний) - сімейство речовин, молекули яких побудовані із залишків α-амінокислот, з'єднаних в ланцюг пептидними (амідних) зв'язками -C (O) NH-.

Це природні або синтетичні сполуки, що містять десятки, сотні або тисячі мономірних ланок - амінокислот. Поліпептиди складаються з сотень амінокислот, на противагу олігопептиди, що складається з невеликого числа амінокислот (не більше 10-50), і простим пептидів (до 10).

У 1900 році німецький хімік-органік Герман Еміль Фішер висунув гіпотезу про те, що пептиди складаються з ланцюжка амінокислот, утворених певними зв'язками. І вже в 1902 році він отримав неспростовні докази існування пептидного зв'язку, а до 1905 року розробив загальний метод, за допомогою якого стало можливим синтезувати пептиди в лабораторних умовах.

Поступово вчені вивчали будову різних сполук, розробляли методи розділення полімерних молекул на мономери, синтезували все більше і більше пептидів. На сьогоднішній день відомо більше 1500 видів пептидів, визначено їх властивості та розроблено методи синтезу.

  • Поліпептиди можуть мати в молекулі неамінокіслотние фрагменти, наприклад вуглеводні залишки.
  • Природні поліпептиди з молекулярної масою більше 6000 дальтон називають білками.

1. Термінологія: Олігопептиди і Поліпептиди

Грань між олигопептидами і поліпептидами (той розмір, при якому білкова молекула перестає вважатися олігопептидів і стає поліпептидом) досить умовна. Часто пептиди, що містять менше 10-20 амінокислотних залишків, називають олигопептидами, а речовини з великим числом амінокислотних ланок - поліпептидами. У багатьох випадках ця грань в науковій літературі не проводиться взагалі і невелика білкова молекула (така, як окситоцин) згадується як поліпептид (або просто як пептид).


2. Історія

Пептиди вперше були виділені з гідролізатів білків, отриманих за допомогою ферментирование.

  • Термін пептид запропонований Е. Фішером, який до 1905 р. розробив загальний метод синтезу пептидів.

У 1953 В. Дю Виньо синтезував окситоцин, перший поліпептидний гормон. У 1963 р., на основі концепції твердофазного пептидного синтезу (P. Мерріфілд) були створені автоматичні синтезатори пептидів. Використання методів синтезу поліпептидів дозволило отримати синтетичний інсулін і деякі ферменти.

На сьогоднішній день відомо більше 1500 видів пептидів, визначено їх властивості та розроблено методи синтезу.


2.1. Панкреатичні молекули поліпептидного характеру

2.2. Опіоїдні пептиди

Опіоїдні пептиди - група природних і синтетичних пептидів, схожих з опіатами ( морфін, кодеїн тощо) за здатністю зв'язуватися з опіоїдними рецепторами організму.

Ендогенні морфіноподібні речовини були вперше виділені в 1975 з цілого мозку і гіпофіза голубів, морських свинок, щурів, кроликів і мишей, а в 1976 фракції таких олигопептидов були виявлені в спинномозкової рідини і крові людини. Різні види цих олигопептидов отримали назву ендорфінів та енкефалінів.

Ліганди опіоїдних рецепторів були виявлені і в багатьох периферичних органах, тканинах і біологічних рідинах. Присутність опіоїдів показано в гіпоталамусі і гіпофізі, плазмі крові і спинно-мозкової рідини, шлунково-кишковому тракті, легенях, органах репродуктивної системи, імунокомпетентних тканинах і навіть в шкірі. Поряд з ендорфінами виявлені і так звані екзорфіни або параопіоіди - опіоїдні пептиди, які утворюються при перетравленні їжі. До теперішнього часу опіоїдні рецептори та їх ендогенні ліганди виявлені практично у всіх органах і тканинах ссавців, а також у тварин нижчих ступенів класифікації аж до найпростіших.

Основна частина опіоїдних пептидів утворюється шляхом внутрішньоклітинного розщеплення високомолекулярних попередників, що призводить до утворення ряду біологічно активних фрагментів, у тому числі і опіоїдних пептидів. Ідентифіковано і найбільш вивчені 3 таких попередника: проопиомеланокортина (ПОМК), проенкефалінов А і продинорфіну (проенкефалінов В). До складу ПОМК (локалізованого переважно в гіпофізі) входять амінокислотні послідовності b-липотропина, АКТГ, a-, b-і g-меланоцітстімулірующій гормонів, a-, b-і g-ендорфінів. В даний час встановлено, що основним джерелом енкефалінів (метіонін-енкефаліну і лейцин-енкефаліну) в організмі є проенкефалінов А, локалізований переважно в наднирниках. У його складі міститься 4 амінокислотні послідовності мет-енкефаліну і одна лей-енкефаліну, а також ряд подовжених форм мет-енкефаліну: меторфамід, МЕРГЛ (мет-енкефалінів-Arg6-Gly7-Leu8), Мерфі (мет-енкефалінів-Arg6-Phe7) , пептид Ф і групи споріднених пептидів, що входять до складу пептиду Е: BAM 22, 20, 18, 12, що взаємодіють з опіоїдними рецепторами mu-, kappa-і delta-типу.
У структурі іншого проенкефалінов - препроенкефаліна В (або продинорфіну) - виявлені послідовності a-і b-неоендорфінов, динорфінів [динорфінів 1-8, 1-17 (А), динорфінів В (ріморфін), 4кД-динорфінів], що володіють найбільшим спорідненістю до ОР k-типу, а також лей-енкефаліну. Радіорецепторний аналіз зв'язування ендорфінів та енкефалінів з опіоїдними рецепторами показав, що спорідненість мет-і лей-енкефалінів до опіоїдних рецепторів delta-типу вище, ніж до рецепторів mu-типу; b-ендорфін має приблизно однакову спорідненість до опіоїдних рецепторів mu-і delta-типу , a-і g-ендорфіни проявляють набагато меншу спорідненість до обох типів рецепторів в порівнянні з b-ендорфіном. Незважаючи на те, що мет-енкефалінів взаємодіє переважно з опіоїдними рецепторами d-типу, його аналоги з більш довгою амінокислотної послідовністю - меторфамід і пептиди групи BAM (пептиди з мозкової речовини надниркових залоз) мають протилежним профілем селективності взаємодії з опіоїдними рецепторами (mu> kappa> delta). Більшість ендогенних опіоїдів в тій чи іншій мірі можуть взаємодіяти з кількома типами рецепторів. Так, b-ендорфін своїм N-кінцевим фрагментом здатний взаємодіяти з mu-і delta-опіоїдними рецепторами, а С-кінцем з epsilon-рецепторами. У шкірі амфібій, а потім і в мозку і деяких інших органах теплокровних, виявлений четвертий попередник ОП - продерморфін, який вважається джерелом дерморфіна (mu-агоніста) і дельторфіна (delta-агоніста). В ЦНС виявлені ендогенні пептиди, специфічно взаємодіють з mu-опіоїдними рецепторами: Tyr-Pro-Trp-Phe-NH2 і Tyr-Pro-Phe-Phe-NH2, названі ендоморфінов, а також пептид ноціцептін, який надає свій анальгетический ефект через опиоидоподобное орфановие рецептори .


2.3. Властивості пептидів

Пептиди постійно синтезуються у всіх живих організмах для регулювання фізіологічних процесів. Властивості пептидів залежать, головним чином, від їх первинної структури - послідовності амінокислот, а також від будови молекули і її конфігурації в просторі ( вторинна структура).

2.4. Класифікація пептидів і будова пептидного ланцюжка

Молекула пептиду - це послідовність амінокислот: два і більше амінокислотних залишку, з'єднаних між собою амидной зв'язком, складають пептид. Кількість амінокислот в пептиди може сильно варіювати. І відповідно до їх кількістю розрізняють:

  1. олігопептиди - молекули, що містять до десяти амінокислотних залишків, іноді в їх назві згадується кількість входять до їх складу амінокислот, наприклад, дипептид, трипептид, пентапептід та ін;
  2. поліпептиди - молекули, до складу яких входить більше десяти амінокислот.

Сполуки, що містять більше ста амінокислотних залишків, зазвичай називаються білками. Проте цей поділ умовний, деякі молекули, наприклад, гормон глюкагон, який містить лише двадцять дев'ять амінокислот, називають білковим гормоном. За якісним складом розрізняють:

  1. гомомерние пептиди - сполуки, що складаються тільки з амінокислотних залишків;
  2. гетеромерние пептиди - речовини, до складу яких входять також небілкові компоненти.

Пептиди також діляться за способом зв'язку амінокислот між собою:

  1. гомодетние - пептиди, амінокислотні залишки яких з'єднані тільки пептидними зв'язками;
  2. гетеродетние пептиди - ті сполуки, в яких крім пептидних зв'язків зустрічаються ще й дисульфідні, ефірні та тіоефірнихзв'язків.

Ланцюжок повторюваних атомів називається пептидним остовом: (-NH-CH-OC-). Ділянка (-CH-) з амінокислотним радикалом утворює з'єднання (-NH-C (R1) H-OC-), зване амінокислотним залишком. N-кінцевий амінокислотний залишок має вільну α-аміногрупу (-NH), в той час як у C-кінцевого амінокислотного залишку вільної є α-карбоксильна група (OC-). Пептиди розрізняються не тільки за амінокислотним складом, а й за кількістю, а також розташуванню і з'єднанню амінокислотних залишків у поліпептидний ланцюжок. Приклад: Про-Сер-Про-Ала-Гіс і Гіс-Ала-Про-Сер-Про Незважаючи на однаковий кількісний і якісний склад, ці пептиди мають зовсім різні властивості.


2.5. Пептидная зв'язок

Пептидная (амідна) зв'язок - це вид хімічного зв'язку, яка виникає внаслідок взаємодії α-аміногрупи однієї амінокислоти і α-карбоксігруппи іншої амінокислоти. Амідна зв'язок дуже міцна, і в нормальних клітинних умовах (37 C, нейтральний ph) мимоволі не розривається. Пептидная зв'язок руйнується при дії на неї спеціальних протеолітичних ферментів (протеаз, пептідгідролаз).

2.6. Значення

Пептидні гормони та нейропептиди, наприклад, регулюють більшість процесів організму людини, в тому числі, і беруть участь в процесах регенерації клітин. Пептиди імунологічного дії захищають організм від потрапили в нього токсинів. Для правильної роботи клітин і тканин необхідно адекватну кількість пептидів. Проте з віком і при патології виникає дефіцит пептидів, який істотно прискорює зношування тканин, що призводить до старіння всього організму. Сьогодні проблему недостатності пептидів в організмі навчилися вирішувати. Пептидний пул клітини заповнюють синтезованими в лабораторних умовах короткими пептидами.


2.7. Синтез пептидів

Освіта пептидів в організмі відбувається протягом декількох хвилин, хімічний ж синтез в умовах лабораторії - досить тривалий процес, який може займати кілька днів, а розробка технології синтезу - кілька років. Однак, незважаючи на це, існують досить вагомі аргументи на користь проведення робіт по синтезу аналогів природних пептидів. По-перше, шляхом хімічної модифікації пептидів можливо підтвердити гіпотезу первинної структури. Амінокислотні послідовності деяких гормонів стали відомі саме завдяки синтезу їх аналогів в лабораторії.

По-друге, синтетичні пептиди дозволяють детальніше вивчити зв'язок між структурою амінокислотної послідовності та її активністю. Для з'ясування зв'язку між конкретною структурою пептиду та його біологічну активність була проведена величезна робота по синтезу не однієї тисячі аналогів. В результаті вдалося з'ясувати, що заміна лише однієї амінокислоти в структурі пептиду здатна в кілька разів збільшити його біологічну активність або змінити її спрямованість. А зміна довжини амінокислотної послідовності допомагає визначити розташування активних центрів пептиду і ділянки рецепторного взаємодії.

По-третє, завдяки модифікації вихідної амінокислотної послідовності, з'явилася можливість отримувати фармакологічні препарати. Створення аналогів природних пептидів дозволяє виявити більш "ефективні" конфігурації молекул, які підсилюють біологічну дію або роблять його більш тривалим.

По-четверте, хімічний синтез пептидів економічно вигідний. Більшість терапевтичних препаратів коштували б у десятки разів більше, якби були зроблені на основі природного продукту.

Найчастіше активні пептиди в природі виявляються лише в нанограммових кількостях. Плюс до цього, методи очищення і виділення пептидів з природних джерел не можуть повністю розділити шукану амінокислотну послідовність з пептидами протилежної або ж іншої дії. А в разі специфічних пептидів, синтезованих організмом людини, отримати їх можливо лише шляхом синтезу в лабораторних умовах.


2.8. Біологічно активні пептиди

Пептиди, володіючи високою фізіологічною активністю, регулюють різні біологічні процеси. За своїм біорегуляторних дії пептиди прийнято ділити на декілька груп:

  • сполуки, що володіють гормональною активністю ( глюкагон, окситоцин, вазопресин і ін);
  • речовини, що регулюють травні процеси ( гастрин, шлунковий ингибирующий пептид та ін);
  • пептиди, що регулюють апетит ( ендорфіни, нейропептид-Y, лептин та ін);
  • сполуки, що володіють знеболюючим ефектом (опіоїдні пептиди);
  • органічні речовини, що регулюють вищу нервову діяльність, біохімічні процеси, пов'язані з механізмами пам'яті, навчання, виникненням почуття страху, люті та ін;
  • пептиди, що регулюють артеріальний тиск і тонус судин ( ангіотензин II, брадикінін та ін.)

Однак такий розподіл умовно, тому що дія багатьох пептидів не обмежується яким-небудь одним напрямком. Так, наприклад, вазопресин, крім сосудосуживающего і антидіуретичного дії, покращує пам'ять.


2.8.1. Пептидні гормони

Пептидні гормони - це численний і найбільш різноманітний за складом клас гормональних сполук, що є біологічно активні речовини. Їх утворення відбувається в спеціалізованих клітинах залізистих органів, після чого активні сполуки надходять в кровоносну систему для транспортування до органів-мішеней. Після досягнення мети гормони специфічно впливають на певні клітини, взаємодіючи з відповідним рецептором.

2.8.2. Нейропептиди

Нейропептиди - сполуки, що синтезуються в нейронах, що володіють сигнальними властивостями. Дія нейропептидів на ЦНС дуже різноманітно. Вони впливають безпосередньо на мозок і контролюють сон, впливають на пам'ять, поведінка, процес навчання, мають знеболюючу дію.

2.8.3. Пептиди імунологічного дії

Найбільш вивчені пептиди, які беруть участь в імунній відповіді - тафцін, тімопотін II і тимозин α1. Їх синтез в клітинах організму людини забезпечує функціонування імунної системи.

2.8.4. Пептидні біорегулятори

На основі розробленої петербурзькими вченими технології з органів і тканин тварин були виділені пептиди, що володіють тканеспеціфіческіх дією, здатні відновлювати на оптимальному рівні метаболізм в клітинах тих тканин, з яких вони виділені. Важливою відмінністю цих пептидів є їх регулює дію: при придушенні функції клітини вони її стимулюють, а при підвищеній функції - знижують до нормального рівня. Це дозволило створити новий клас лікарських препаратів - пептидні біорегулятори.

Перший з них - імуномодулятор тималін - уже понад 28 років перебуває на фармацевтичному ринку і застосовується для відновлення функції імунної системи при захворюваннях різного генезу, включаючи онкологічні захворювання. За ним послідували епіталамін (біорегулятор нейроендокринної системи), сампрост (препарат для лікування захворювань передміхурової залози), Кортексин (препарат для лікування широкого спектру неврологічних захворювань), ретіналамін (препарат для лікування дегенеративно-дистрофічних захворювань сітківки). За 25 років широкого застосування пептидних біорегуляторів їх отримали більше 15 млн осіб. При цьому не було виявлено протипоказань до їх застосування та побічної дії.


2.9. Пептиди (Tachykinin peptides)

3. Термінологія по темі


Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Опіоїдні пептиди
Антимікробні пептиди
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru