Polipeptidas yra junginys, sudarytas iš dviejų ar daugiau aminorūgščių, sujungtų peptidiniais ryšiais (amidiniais ryšiais). Polipeptidai atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį reguliuojant įvairių organizmo sistemų, organų, audinių ir ląstelių funkcinę veiklą ir dažnai naudojami atliekant funkcinę analizę, antikūnų tyrimus ir kuriant vaistus. Polipeptidų modifikavimas siekiant pakeisti jų fizikines ir chemines savybes yra įprastas polipeptidų tyrimų metodas. Polipeptidų modifikacijos yra įvairios ir, atsižvelgiant į modifikavimo vietą, jas galima suskirstyti į N-galo modifikacijas, C-galo modifikacijas, šoninių grandinių modifikacijas, aminorūgščių modifikacijas ir pagrindo modifikacijas (1 pav.). Kaip svarbi peptidų pagrindinės grandinės struktūros ar šoninių grandinių grupių keitimo priemonė, polipeptido modifikavimas gali veiksmingai pakeisti fizikines ir chemines peptidinių junginių savybes, padidinti tirpumą vandenyje, pakeisti jų biologinį pasiskirstymą, pailginti in vivo veikimo laiką, sumažinti toksinį šalutinį poveikį ir pašalinti imunogeniškumą. Šiandien supažindinsime su kai kuriomis svarbiausiomis polipeptidų modifikacijomis ir jų charakteristikomis.
1. Važiavimas dviračiu
Gamtoje daugelis biologiškai aktyvių polipeptidų yra cikliniai polipeptidai; todėl cikliniai peptidai turi daugybę pritaikymų šiuolaikinėje biomedicinoje. Cikliniai peptidai, palyginti su linijiniais peptidais, turi didesnį standumą ir yra labai atsparūs virškinimo sistemai, todėl leidžia jiems išgyventi virškinamajame trakte ir pasižymi stipresniu afinitetu tiksliniams receptoriams. Cikliniai peptidai paprastai susidaro ciklizacijos būdu, kurį galima suskirstyti į šoninę-grandinę-į-šoninę-grandinę, galinę-į-šoninę- grandinę ir galinę-į-galą (susieta ciklizacijos-) metodus.
(1) Šoninė-grandinė-į-šoninę-grandinę
Disulfidinis tiltas tarp cisteino liekanų yra vienas iš labiausiai paplitusių peptidinių žiedų formavimo būdų, ir šis metodas priklauso šoninės{0}}grandinės--šoninės-grandinės ciklizacijai. Ši ciklizacija įvedama pašalinant porą cisteino liekanų apsaugą ir jas oksiduojant, kad susidarytų disulfidinė jungtis. Policiklinė sintezė gali būti pasiekta selektyviai pašalinant tiolio apsauginę grupę. Ciklizacija gali būti atliekama arba tirpiklyje po disociacijos, arba ant dervos prieš disociaciją. Kadangi ant dervos esantys peptidai nesudaro lengvai ciklizuojamų konformacijų, ciklizacija ant dervos gali būti mažiau efektyvi nei ciklizacija tirpiklyje. Antrasis šoninės-grandinės-šoninės-grandinės ciklizacijos tipas apima amido struktūros susidarymą tarp asparto rūgšties arba glutamo rūgšties liekanų ir bazinės aminorūgšties. Tam reikia, kad apsauginė grupė šoninėje grandinėje turi būti selektyviai pašalinta tiek ant dervos, tiek po disociacijos. Trečiasis šoninės-grandinės-šoninės-grandinės ciklizacijos tipas apima bifenilo eterio susidarymą iš tirozino arba p-hidroksifenilglicino; tačiau šių junginių gamybai reikalingos unikalios reakcijos sąlygos, todėl jie nėra plačiai naudojami įprastų peptidų sintezei.
(2) Terminalas-į-šoninę grandinę
Terminalo{0}}į-šoninės grandinės ciklizacija paprastai apima amido jungties susidarymą tarp C-galo ir lizino arba ornitino šoninės grandinės amino grupės arba tarp N-galo ir asparto arba glutamo rūgšties šoninės grandinės. Kai kurios peptidų ciklizacijos taip pat susidaro susidarius eterio ryšiui tarp galinio C- galo ir serino arba treonino šoninės grandinės.
(3) Ciklizacija nuo galvos-į -uodegą (arba galinę -galą) susidaro amidinant peptido N-galinę amino grupę ir C-galinę karboksilo grupę. Grandininiai{7}}kaip peptidai gali būti ciklizuoti tirpiklyje arba imobilizuoti ant dervos per šoninės-grandinės ciklizaciją. Ciklavimas tirpikliuose turėtų būti atliekamas naudojant mažas peptidų koncentracijas, kad būtų išvengta oligomerizacijos. Ciklinių peptidų grandinės nuo galvos{11}}iki uodegos sintezės efektyvumas priklauso nuo grandinės peptido sekos. Todėl prieš didelio masto-ciklinių peptidų paruošimą pirmiausia reikia sukurti potencialių grandinių švino peptidų biblioteką, o po to ciklizuoti, kad būtų galima rasti seką, kuri duoda geriausius rezultatus.
2. Glikozilinimas
Dažniausi mūsų glikopeptidai, pvz., vankomicinas ir teikoplaninas, yra svarbūs antibiotikai vaistams{0}}atsparioms bakterinėms infekcijoms gydyti. Imuninei sistemai stimuliuoti dažnai naudojami kiti glikopeptidai. Be to, kadangi daugelis mikrobų antigenų yra glikozilinti, glikopeptidų tyrimas yra svarbus siekiant pagerinti terapinį infekcijų veiksmingumą. Kita vertus, tyrimais nustatyta, kad naviko ląstelių ląstelių membranose esantys baltymai turi nenormalų glikozilinimą, todėl glikopeptidai atlieka svarbų vaidmenį vėžio ir naviko imuninės gynybos tyrimuose. Glikopeptido paruošimui paprastai naudojamas Fmoc/t-Bu metodas. Glikozilintos liekanos, tokios kaip treoninas ir serinas, dažnai įvedamos į peptidus per Fmoc apsaugą, aktyvuotą pentafluorfenolio esteriais.
3. Fosforilinimas
Žmogaus ląstelėse daugiau nei 30% baltymų yra fosforilinti. Fosforilinimas, ypač grįžtamasis fosforilinimas, vaidina lemiamą vaidmenį kontroliuojant daugelį ląstelių procesų, tokių kaip signalo perdavimas, genų ekspresija, ląstelių ciklo ir citoskeleto reguliavimas bei apoptozė.
Fosforilinimas gali būti stebimas daugelyje aminorūgščių liekanų, tačiau dažniausiai fosforilinimo taikiniai yra serino, treonino ir tirozino liekanos. Fosfotirozinas, fosfotreoninas ir fosfoserino dariniai gali būti įterpiami į peptidus sintezės metu arba susidaro po{1}}sintezės. Selektyvų fosforilinimą galima pasiekti naudojant serino, treonino ir tirozino liekanas, selektyviai pašalinant apsaugines grupes. Kai kurios fosforilinimo medžiagos taip pat gali įvesti fosfatų grupes į peptidus po-modifikavimo. Pastaruoju metu buvo atvejų, kai naudojant chemoselektyvią Staudinger{7}}fosfito reakciją, -specifinis lizino fosforilinimas.
