Os peptídeos são uma classe de compostos formados pela conexão de vários aminoácidos por meio de ligações peptídicas.Eles são onipresentes nos organismos vivos.Até agora, dezenas de milhares de peptídeos foram encontrados em organismos vivos.Os peptídeos desempenham um papel importante na regulação das atividades funcionais de vários sistemas, órgãos, tecidos e células e nas atividades vitais, e são frequentemente usados em análises funcionais, pesquisa de anticorpos, desenvolvimento de medicamentos e outros campos.Com o desenvolvimento da biotecnologia e da tecnologia de síntese de peptídeos, mais e mais medicamentos peptídicos foram desenvolvidos e aplicados na clínica.
Há uma grande variedade de modificações de peptídeos, que podem ser simplesmente divididas em pós-modificação e modificação de processo (usando modificação de aminoácidos derivados) e modificação N-terminal, modificação C-terminal, modificação de cadeia lateral, modificação de aminoácidos, modificação de esqueleto, etc., dependendo do local da modificação (Figura 1).Como um meio importante para alterar a estrutura da cadeia principal ou grupos de cadeias laterais de cadeias peptídicas, a modificação peptídica pode efetivamente alterar as propriedades físicas e químicas dos compostos peptídicos, aumentar a solubilidade em água, prolongar o tempo de ação in vivo, alterar sua distribuição biológica, eliminar a imunogenicidade , reduzir os efeitos colaterais tóxicos, etc. Neste artigo, são introduzidas várias estratégias importantes de modificação de peptídeos e suas características.
1. Ciclização
Os peptídeos cíclicos têm muitas aplicações na biomedicina, e muitos peptídeos naturais com atividade biológica são peptídeos cíclicos.Como os peptídeos cíclicos tendem a ser mais rígidos que os peptídeos lineares, eles são extremamente resistentes ao sistema digestivo, podem sobreviver no trato digestivo e exibem uma afinidade mais forte pelos receptores alvo.A ciclização é a forma mais direta de sintetizar peptídeos cíclicos, especialmente para peptídeos com grande esqueleto estrutural.De acordo com o modo de ciclização, ele pode ser dividido em tipo cadeia lateral, tipo terminal - tipo cadeia lateral, tipo terminal - terminal (tipo ponta a ponta).
(1) cadeia lateral para cadeia lateral
O tipo mais comum de ciclização de cadeia lateral para cadeia lateral é a ponte dissulfeto entre resíduos de cisteína.Esta ciclização é introduzida por um par de resíduos de cisteína sendo desprotegidos e depois oxidados para formar ligações dissulfeto.A síntese policíclica pode ser conseguida através da remoção selectiva de grupos de protecção sulfidrilo.A ciclização pode ser feita num solvente pós-dissociação ou numa resina pré-dissociação.A ciclização em resinas pode ser menos eficaz do que a ciclização com solvente porque os peptídeos nas resinas não formam facilmente conformações ciclificadas.Outro tipo de ciclização de cadeia lateral - cadeia lateral é a formação de uma estrutura amida entre um resíduo de ácido aspártico ou ácido glutâmico e o aminoácido base, o que requer que o grupo de proteção da cadeia lateral seja capaz de ser removido seletivamente do polipeptídeo. na resina ou após dissociação.O terceiro tipo de ciclização de cadeia lateral - cadeia lateral é a formação de éteres difenílicos pela tirosina ou p-hidroxifenilglicina.Este tipo de ciclização em produtos naturais só é encontrado em produtos microbianos, e os produtos de ciclização muitas vezes têm valor medicinal potencial.A preparação destes compostos requer condições reacionais únicas, por isso não são frequentemente utilizados na síntese de peptídeos convencionais.
(2) terminal para cadeia lateral
A ciclização da cadeia lateral terminal geralmente envolve o terminal C com o grupo amino da cadeia lateral de lisina ou ornitina, ou o terminal N com a cadeia lateral de ácido aspártico ou ácido glutâmico.Outra ciclização polipeptídica é feita formando ligações éter entre o terminal C e as cadeias laterais de serina ou treonina.
(3) Terminal ou tipo cabeça-cauda
Os polipéptidos de cadeia podem ser ciclados num solvente ou fixados numa resina por ciclização de cadeia lateral.Baixas concentrações de peptídeos devem ser utilizadas na centralização do solvente para evitar a oligomerização dos peptídeos.O rendimento de um polipeptídeo de anel sintético cabeça-cauda depende da sequência da cadeia polipeptídica.Portanto, antes de preparar peptídeos cíclicos em larga escala, uma biblioteca de possíveis peptídeos líderes encadeados deve primeiro ser criada, seguida de ciclização para encontrar a sequência com os melhores resultados.
2. N-metilação
A N-metilação ocorre originalmente em peptídeos naturais e é introduzida na síntese de peptídeos para evitar a formação de ligações de hidrogênio, tornando assim os peptídeos mais resistentes à biodegradação e depuração.A síntese de peptídeos utilizando derivados de aminoácidos N-metilados é o método mais importante.Além disso, a reação de Mitsunobu de intermediários polipeptídeo-resina de N-(2-nitrobenzeno sulfonil) com metanol também pode ser usada.Este método tem sido utilizado para preparar bibliotecas de péptidos cíclicos contendo aminoácidos N-metilados.
3. Fosforilação
A fosforilação é uma das modificações pós-traducionais mais comuns na natureza.Nas células humanas, mais de 30% das proteínas são fosforiladas.A fosforilação, especialmente a fosforilação reversível, desempenha um papel importante no controle de muitos processos celulares, como transdução de sinal, expressão gênica, ciclo celular e regulação do citoesqueleto e apoptose.
A fosforilação pode ser observada em uma variedade de resíduos de aminoácidos, mas os alvos de fosforilação mais comuns são os resíduos de serina, treonina e tirosina.Os derivados de fosfotirosina, fosfotreonina e fosfosserina podem ser introduzidos em peptídeos durante a síntese ou formados após a síntese de peptídeos.A fosforilação seletiva pode ser alcançada usando resíduos de serina, treonina e tirosina que removem seletivamente grupos protetores.Alguns reagentes de fosforilação também podem introduzir grupos de ácido fosfórico no polipeptídeo por pós-modificação.Nos últimos anos, a fosforilação da lisina específica do local foi alcançada usando uma reação de Staudinger-fosfito quimicamente seletiva (Figura 3).
4. Miristoilação e palmitoilação
A acilação do N-terminal com ácidos graxos permite que peptídeos ou proteínas se liguem às membranas celulares.A sequência miridamoilada no terminal N permite que as proteínas quinases da família Src e as proteínas Gaq da transcriptase reversa sejam direcionadas para se ligarem às membranas celulares.O ácido mirístico foi ligado ao terminal N do polipéptido-resina utilizando reacções de acoplamento padrão, e o lipopéptido resultante pôde ser dissociado sob condições padrão e purificado por RP-HPLC.
5. Glicosilação
Glicopeptídeos como vancomicina e teicolanina são antibióticos importantes para o tratamento de infecções bacterianas resistentes a medicamentos, e outros glicopeptídeos são frequentemente usados para estimular o sistema imunológico.Além disso, uma vez que muitos antígenos microbianos são glicosilados, é de grande importância estudar glicopeptídeos para melhorar o efeito terapêutico da infecção.Por outro lado, descobriu-se que as proteínas da membrana celular das células tumorais apresentam glicosilação anormal, o que faz com que os glicopeptídeos desempenhem um papel importante na pesquisa de defesa imunológica do câncer e do tumor.Os glicopéptidos são preparados pelo método Fmoc/t-Bu.Resíduos glicosilados, como treonina e serina, são frequentemente introduzidos em polipeptídeos por fMOCs ativados por éster de pentafluorofenol para proteger aminoácidos glicosilados.
6. Isopreno
A isopentadienilação ocorre em resíduos de cisteína na cadeia lateral próxima ao C-terminal.O isopreno proteico pode melhorar a afinidade da membrana celular e formar interação proteína-proteína.As proteínas isopentadienadas incluem tirosina fosfatase, pequenas GTase, moléculas de cochaperona, lâmina nuclear e proteínas de ligação centromérica.Os polipéptidos de isopreno podem ser preparados utilizando isopreno em resinas ou através da introdução de derivados de cisteína.
7. Modificação de polietilenoglicol (PEG)
A modificação do PEG pode ser usada para melhorar a estabilidade hidrolítica da proteína, a biodistribuição e a solubilidade do peptídeo.A introdução de cadeias de PEG em peptídeos pode melhorar suas propriedades farmacológicas e também inibir a hidrólise de peptídeos por enzimas proteolíticas.Os peptídeos PEG passam pela seção transversal do capilar glomerular mais facilmente do que os peptídeos comuns, reduzindo bastante a depuração renal.Devido à meia-vida ativa prolongada dos peptídeos PEG in vivo, o nível normal de tratamento pode ser mantido com doses mais baixas e medicamentos peptídicos menos frequentes.No entanto, a modificação do PEG também tem efeitos negativos.Grandes quantidades de PEG evitam que a enzima degrade o peptídeo e também reduzem a ligação do peptídeo ao receptor alvo.Mas a baixa afinidade dos peptídeos PEG é geralmente compensada por sua meia-vida farmacocinética mais longa e, por estarem presentes no corpo por mais tempo, os peptídeos PEG têm maior probabilidade de serem absorvidos pelos tecidos alvo.Portanto, as especificações do polímero PEG devem ser otimizadas para obter resultados ideais.Por outro lado, os peptídeos PEG acumulam-se no fígado devido à redução da depuração renal, resultando na síndrome macromolecular.Portanto, as modificações do PEG precisam ser projetadas com mais cuidado quando os peptídeos são usados para testes de drogas.
Grupos de modificação comuns de modificadores de PEG podem ser resumidos aproximadamente como segue: Amino (-amina) -NH2, aminometil-Ch2-NH2, hidroxi-OH, carboxi-Cooh, sulfidrila (-Tiol) -SH, Maleimida -MAL, carbonato de succinimida - SC, acetato de succinimida -SCM, propionato de succinimida -SPA, n-hidroxisuccinimida -NHS, acrilato-ch2ch2cooh, aldeído -CHO (como propional-ald, butyrALD), base acrílica (-acrilato-acrl), azido-azida, biotinil - Biotina, fluoresceína, glutaril -GA, acrilato hidrazida, alcino-alcino, p-toluenossulfonato -OTs, succinato de succinimida -SS, etc. Derivados de PEG com ácidos carboxílicos podem ser acoplados a aminas n-terminais ou cadeias laterais de lisina.O PEG ativado por amino pode ser acoplado a cadeias laterais de ácido aspártico ou ácido glutâmico.O PEG mal ativado pode ser conjugado ao mercaptano de cadeias laterais de cisteína totalmente desprotegidas [11].Os modificadores de PEG são comumente classificados da seguinte forma (nota: mPEG é metoxi-PEG, CH3O-(CH2CH2O)n-CH2CH2-OH):
(1) modificador PEG de cadeia reta
mPEG-SC, mPEG-SCM, mPEG-SPA, mPEG-OTs, mPEG-SH, mPEG-ALD, mPEG-butyrALD, mPEG-SS
(2) modificador PEG bifuncional
HCOO-PEG-COOH, NH2-PEG-NH2, OH-PEG-COOH, OH-PEG-NH2, HCl·NH2-PEG-COOH, MAL-PEG-NHS
(3) modificador PEG de ramificação
(mPEG)2-NHS, (mPEG)2-ALD, (mPEG)2-NH2, (mPEG)2-MAL
8. Biotinização
A biotina pode ser fortemente ligada à avidina ou estreptavidina, e a força de ligação é ainda próxima da ligação covalente.Peptídeos marcados com biotina são comumente usados em imunoensaios, histocitoquímica e citometria de fluxo baseada em fluorescência.Anticorpos antibiotina marcados também podem ser usados para ligar peptídeos biotinilados.Os rótulos de biotina são frequentemente anexados à cadeia lateral da lisina ou ao terminal N.O ácido 6-aminocapróico é frequentemente usado como uma ligação entre peptídeos e biotina.A ligação é flexível na ligação ao substrato e liga-se melhor na presença de impedimento estérico.
9. Rotulagem fluorescente
A marcação fluorescente pode ser usada para rastrear polipeptídeos em células vivas e para estudar enzimas e mecanismos de ação.O triptofano (Trp) é fluorescente, portanto pode ser usado para marcação intrínseca.O espectro de emissão do triptofano depende do ambiente periférico e diminui com a diminuição da polaridade do solvente, uma propriedade que é útil para detectar a estrutura peptídica e a ligação ao receptor.A fluorescência do triptofano pode ser extinta pelo ácido aspártico protonado e pelo ácido glutâmico, o que pode limitar seu uso.O grupo cloreto de Dansyl (Dansyl) é altamente fluorescente quando ligado a um grupo amino e é frequentemente usado como marcador fluorescente para aminoácidos ou proteínas.
Ressonância de fluorescência A conversão de energia (FRET) é útil para estudos enzimáticos.Quando o FRET é aplicado, o polipeptídeo substrato geralmente contém um grupo de marcação de fluorescência e um grupo de extinção de fluorescência.Grupos fluorescentes marcados são extintos pelo supressor através de transferência de energia não fotônica.Quando o peptídeo é dissociado da enzima em questão, o grupo marcador emite fluorescência.
10. Polipeptídeos de gaiola
Os peptídeos de gaiola possuem grupos protetores opticamente removíveis que protegem o peptídeo da ligação ao receptor.Quando exposto à radiação UV, o peptídeo é ativado, restaurando sua afinidade ao receptor.Como essa ativação óptica pode ser controlada de acordo com o tempo, amplitude ou localização, os peptídeos de gaiola podem ser usados para estudar reações que ocorrem nas células.Os grupos protetores mais comumente usados para polipeptídeos de gaiola são grupos 2-nitrobenzil e seus derivados, que podem ser introduzidos na síntese de peptídeos através de derivados protetores de aminoácidos.Os derivados de aminoácidos que foram desenvolvidos são lisina, cisteína, serina e tirosina.Os derivados de aspartato e glutamato, no entanto, não são comumente usados devido à sua suscetibilidade à ciclização durante a síntese e dissociação de peptídeos.
11. Peptídeo poliantigênico (MAP)
Peptídeos curtos geralmente não são imunes e devem ser acoplados a proteínas transportadoras para produzir anticorpos.O peptídeo poliantigênico (MAP) é composto de múltiplos peptídeos idênticos conectados a núcleos de lisina, que podem expressar especificamente imunógenos de alta potência e podem ser usados para preparar dísticos de proteína transportadora de peptídeo.Os polipeptídeos MAP podem ser sintetizados por síntese em fase sólida em resina MAP.No entanto, o acoplamento incompleto resulta em cadeias peptídicas ausentes ou truncadas em algumas ramificações e, portanto, não exibe as propriedades do polipeptídeo MAP original.Como alternativa, os péptidos podem ser preparados e purificados separadamente e depois acoplados ao MAP.A sequência peptídica ligada ao núcleo peptídico é bem definida e facilmente caracterizada por espectrometria de massa.
Conclusão
A modificação de peptídeos é um meio importante de projetar peptídeos.Os péptidos quimicamente modificados podem não só manter uma elevada actividade biológica, mas também evitar eficazmente os inconvenientes da imunogenicidade e da toxicidade.Ao mesmo tempo, a modificação química pode dotar os peptídeos de algumas novas propriedades excelentes.Nos últimos anos, o método de ativação de CH para a pós-modificação de polipeptídeos foi rapidamente desenvolvido e muitos resultados importantes foram alcançados.
Horário da postagem: 20 de março de 2023