Peptida adalah kelas senyawa yang dibentuk oleh hubungan beberapa asam amino melalui ikatan peptida.Mereka ada di mana-mana pada organisme hidup.Hingga saat ini, puluhan ribu peptida telah ditemukan pada organisme hidup.Peptida berperan penting dalam mengatur aktivitas fungsional berbagai sistem, organ, jaringan dan sel serta aktivitas kehidupan, dan sering digunakan dalam analisis fungsional, penelitian antibodi, pengembangan obat, dan bidang lainnya.Dengan berkembangnya teknologi bioteknologi dan sintesis peptida, semakin banyak obat peptida yang dikembangkan dan diterapkan di klinik.
Ada berbagai macam modifikasi peptida, yang secara sederhana dapat dibagi menjadi modifikasi pasca dan modifikasi proses (menggunakan modifikasi asam amino turunan), dan modifikasi terminal-N, modifikasi terminal-C, modifikasi rantai samping, modifikasi asam amino, modifikasi kerangka, dll, tergantung pada situs modifikasinya (Gambar 1).Sebagai cara penting untuk mengubah struktur rantai utama atau kelompok rantai samping rantai peptida, modifikasi peptida dapat secara efektif mengubah sifat fisik dan kimia senyawa peptida, meningkatkan kelarutan dalam air, memperpanjang waktu kerja in vivo, mengubah distribusi biologisnya, menghilangkan imunogenisitas. , mengurangi efek samping toksik, dll. Dalam makalah ini, beberapa strategi modifikasi peptida utama dan karakteristiknya diperkenalkan.
1. Siklisasi
Peptida siklik memiliki banyak aplikasi dalam biomedis, dan banyak peptida alami dengan aktivitas biologis adalah peptida siklik.Karena peptida siklik cenderung lebih kaku dibandingkan peptida linier, peptida ini sangat resisten terhadap sistem pencernaan, dapat bertahan hidup di saluran pencernaan, dan menunjukkan afinitas yang lebih kuat terhadap reseptor target.Siklisasi adalah cara paling langsung untuk mensintesis peptida siklik, terutama untuk peptida dengan kerangka struktural besar.Menurut mode siklisasi, dapat dibagi menjadi tipe rantai samping, tipe rantai samping terminal, tipe terminal - terminal (tipe ujung ke ujung).
(1) rantai samping ke rantai samping
Jenis siklisasi rantai samping ke rantai samping yang paling umum adalah jembatan disulfida antara residu sistein.Siklisasi ini disebabkan oleh sepasang residu sistein yang terdeproteksi dan kemudian dioksidasi untuk membentuk ikatan disulfida.Sintesis polisiklik dapat dicapai dengan penghilangan selektif gugus proteksi sulfhidril.Siklisasi dapat dilakukan dalam pelarut pasca-disosiasi atau pada resin pra-disosiasi.Siklisasi pada resin mungkin kurang efektif dibandingkan siklisasi pelarut karena peptida pada resin tidak mudah membentuk konformasi siklifikasi.Jenis lain dari siklisasi rantai samping - rantai samping adalah pembentukan struktur tengah antara residu asam aspartat atau asam glutamat dan asam amino basa, yang mengharuskan gugus pelindung rantai samping harus dapat dihilangkan secara selektif dari polipeptida. pada resin atau setelah disosiasi.Jenis ketiga dari siklisasi rantai samping - rantai samping adalah pembentukan difenil eter oleh tirosin atau p-hidroksifenilglisin.Jenis siklisasi pada produk alami ini hanya ditemukan pada produk mikroba, dan produk siklisasi seringkali memiliki nilai obat yang potensial.Pembuatan senyawa ini memerlukan kondisi reaksi yang unik, sehingga tidak sering digunakan dalam sintesis peptida konvensional.
(2) terminal-ke-sidechain
Siklisasi rantai sisi terminal biasanya melibatkan terminal-C dengan gugus amino dari rantai samping lisin atau ornitin, atau terminal-N dengan rantai samping asam aspartat atau asam glutamat.Siklisasi polipeptida lainnya dibuat dengan membentuk ikatan eter antara terminal C dan rantai samping serin atau treonin.
(3) Tipe terminal atau head-to-tail
Polipeptida rantai dapat didaur ulang dalam pelarut atau difiksasi pada resin melalui siklus rantai samping.Peptida konsentrasi rendah harus digunakan dalam sentralisasi pelarut untuk menghindari oligomerisasi peptida.Hasil polipeptida cincin sintetik kepala-ke-ekor bergantung pada urutan rantai polipeptida.Oleh karena itu, sebelum menyiapkan peptida siklik dalam skala besar, perpustakaan kemungkinan peptida timbal berantai harus terlebih dahulu dibuat, diikuti dengan siklisasi untuk menemukan urutan dengan hasil terbaik.
2. N-metilasi
N-metilasi awalnya terjadi pada peptida alami dan dimasukkan ke dalam sintesis peptida untuk mencegah pembentukan ikatan hidrogen, sehingga membuat peptida lebih tahan terhadap biodegradasi dan pembersihan.Sintesis peptida menggunakan turunan asam amino N-metilasi adalah metode yang paling penting.Selain itu, reaksi Mitsunobu dari zat antara resin polipeptida N-(2-nitrobenzena sulfonil klorida) dengan metanol juga dapat digunakan.Metode ini telah digunakan untuk menyiapkan perpustakaan peptida siklik yang mengandung asam amino N-metilasi.
3. Fosforilasi
Fosforilasi adalah salah satu modifikasi pasca-translasi yang paling umum di alam.Dalam sel manusia, lebih dari 30% protein mengalami fosforilasi.Fosforilasi, terutama fosforilasi reversibel, memainkan peran penting dalam mengendalikan banyak proses seluler, seperti transduksi sinyal, ekspresi gen, siklus sel dan regulasi sitoskeleton, serta apoptosis.
Fosforilasi dapat diamati pada berbagai residu asam amino, tetapi target fosforilasi yang paling umum adalah residu serin, treonin, dan tirosin.Turunan fosfotirosin, fosfotreonin, dan fosfoserin dapat dimasukkan ke dalam peptida selama sintesis atau dibentuk setelah sintesis peptida.Fosforilasi selektif dapat dicapai dengan menggunakan residu serin, treonin, dan tirosin yang secara selektif menghilangkan gugus pelindung.Beberapa reagen fosforilasi juga dapat memasukkan gugus asam fosfat ke dalam polipeptida melalui modifikasi pasca.Dalam beberapa tahun terakhir, fosforilasi lisin spesifik lokasi telah dicapai dengan menggunakan reaksi Staudinger-fosfit yang selektif secara kimia (Gambar 3).
4. Miristoylasi dan palmitoylasi
Asilasi terminal-N dengan asam lemak memungkinkan peptida atau protein berikatan dengan membran sel.Urutan myridamoylated pada terminal-N memungkinkan protein kinase keluarga Src dan protein transkriptase balik Gaq ditargetkan untuk berikatan dengan membran sel.Asam miristat dihubungkan ke terminal-N resin-polipeptida menggunakan reaksi penggandengan standar, dan lipopeptida yang dihasilkan dapat dipisahkan dalam kondisi standar dan dimurnikan dengan RP-HPLC.
5. Glikosilasi
Glikopeptida seperti vankomisin dan teicolanin adalah antibiotik penting untuk pengobatan infeksi bakteri yang resistan terhadap obat, dan glikopeptida lain sering digunakan untuk merangsang sistem kekebalan.Selain itu, karena banyak antigen mikroba mengalami glikosilasi, mempelajari glikopeptida untuk meningkatkan efek terapeutik infeksi merupakan hal yang sangat penting.Di sisi lain, ditemukan bahwa protein pada membran sel sel tumor menunjukkan glikosilasi abnormal, yang menjadikan glikopeptida berperan penting dalam penelitian pertahanan kekebalan kanker dan tumor.Glikopeptida dibuat dengan metode Fmoc/t-Bu.Residu terglikosilasi, seperti treonin dan serin, sering dimasukkan ke dalam polipeptida oleh fMOC yang diaktifkan pentafluorofenol ester untuk melindungi asam amino terglikosilasi.
6. Isoprena
Isopentadienilasi terjadi pada residu sistein di rantai samping dekat terminal-C.Protein isoprena dapat meningkatkan afinitas membran sel dan membentuk interaksi protein-protein.Protein isopentadienat termasuk tirosin fosfatase, GTase kecil, molekul kokaperon, lamina inti, dan protein pengikat sentromerik.Polipeptida isoprena dapat dibuat menggunakan isoprena pada resin atau dengan memasukkan turunan sistein.
7. Modifikasi polietilen glikol (PEG).
Modifikasi PEG dapat digunakan untuk meningkatkan stabilitas hidrolitik protein, biodistribusi dan kelarutan peptida.Pengenalan rantai PEG ke peptida dapat meningkatkan sifat farmakologisnya dan juga menghambat hidrolisis peptida oleh enzim proteolitik.Peptida PEG lebih mudah melewati penampang kapiler glomerulus dibandingkan peptida biasa, sehingga sangat mengurangi pembersihan ginjal.Karena perpanjangan waktu paruh aktif peptida PEG in vivo, tingkat pengobatan normal dapat dipertahankan dengan dosis yang lebih rendah dan obat peptida yang lebih jarang.Namun modifikasi PEG juga mempunyai dampak negatif.PEG dalam jumlah besar mencegah enzim mendegradasi peptida dan juga mengurangi pengikatan peptida pada reseptor target.Namun rendahnya afinitas peptida PEG biasanya diimbangi oleh waktu paruh farmakokinetiknya yang lebih lama, dan dengan keberadaannya di dalam tubuh yang lebih lama, peptida PEG memiliki kemungkinan lebih besar untuk diserap ke dalam jaringan target.Oleh karena itu, spesifikasi polimer PEG harus dioptimalkan untuk hasil yang optimal.Di sisi lain, peptida PEG terakumulasi di hati karena berkurangnya pembersihan ginjal, sehingga mengakibatkan sindrom makromolekul.Oleh karena itu, modifikasi PEG perlu dirancang lebih hati-hati ketika peptida digunakan untuk pengujian obat.
Kelompok modifikasi umum pengubah PEG dapat diringkas secara kasar sebagai berikut: Amino (-amine) -NH2, aminomethyl-Ch2-NH2, hydroxy-OH, carboxy-Cooh, sulfhydryl (-Thiol) -SH, Maleimide -MAL, succinimide carbonate - SC, suksinimida asetat -SCM, suksinimida propionat -SPA, n-hidroksisuksinimida -NHS, Akrilat-ch2ch2cooh, aldehida -CHO (seperti propional-ald, butyrALD), basa akrilik (-akrilat-acrl), azido-azida, biotinil - Biotin, Fluorescein, glutaryl -GA, Acrylate Hydrazide, alkyne-alkyne, p-toluenesulfonate -OTs, succinimide succinate -SS, dll. Turunan PEG dengan asam karboksilat dapat digabungkan dengan n-terminal amine atau rantai samping lisin.PEG yang teraktivasi amino dapat digabungkan dengan rantai samping asam aspartat atau asam glutamat.PEG yang teraktivasi secara mal dapat dikonjugasikan menjadi merkaptan dengan rantai samping sistein yang terdeproteksi sepenuhnya [11].Pengubah PEG umumnya diklasifikasikan sebagai berikut (catatan: mPEG adalah metoksi-PEG, CH3O-(CH2CH2O)n-CH2CH2-OH) :
(1) pengubah PEG rantai lurus
mPEG-SC, mPEG-SCM, mPEG-SPA, mPEG-OTs, mPEG-SH, mPEG-ALD, mPEG-butyrALD, mPEG-SS
(2) pengubah PEG bifungsional
HCOO-PEG-COOH, NH2-PEG-NH2, OH-PEG-COOH, OH-PEG-NH2, HCl·NH2-PEG-COOH, MAL-PEG-NHS
(3) pengubah PEG bercabang
(mPEG)2-NHS, (mPEG)2-ALD, (mPEG)2-NH2, (mPEG)2-MAL
8. Biotinisasi
Biotin dapat terikat kuat dengan avidin atau streptavidin, dan kekuatan pengikatannya bahkan mendekati ikatan kovalen.Peptida berlabel biotin biasanya digunakan dalam immunoassay, histocytochemistry, dan flow cytometry berbasis fluoresensi.Antibodi antibiotin berlabel juga dapat digunakan untuk mengikat peptida yang terbiotinilasi.Label biotin sering kali ditempelkan pada rantai samping lisin atau terminal N.Asam 6-aminokaproat sering digunakan sebagai pengikat antara peptida dan biotin.Ikatan ini fleksibel dalam berikatan dengan substrat dan berikatan lebih baik dengan adanya hambatan sterik.
9. Pelabelan neon
Pelabelan fluoresen dapat digunakan untuk melacak polipeptida dalam sel hidup dan untuk mempelajari enzim serta mekanisme kerjanya.Triptofan (Trp) bersifat fluoresen, sehingga dapat digunakan untuk pelabelan intrinsik.Spektrum emisi triptofan bergantung pada lingkungan perifer dan menurun seiring dengan menurunnya polaritas pelarut, suatu sifat yang berguna untuk mendeteksi struktur peptida dan pengikatan reseptor.Fluoresensi triptofan dapat dipadamkan dengan asam aspartat terprotonasi dan asam glutamat, yang mungkin membatasi penggunaannya.Gugus Dansyl klorida (Dansyl) sangat berfluoresensi ketika terikat pada gugus amino dan sering digunakan sebagai label fluoresen untuk asam amino atau protein.
Resonansi fluoresensi Konversi energi (FRET) berguna untuk studi enzim.Ketika FRET diterapkan, polipeptida substrat biasanya mengandung gugus pelabelan fluoresensi dan gugus pendinginan fluoresensi.Kelompok fluoresen berlabel dipadamkan oleh pemadam melalui transfer energi non-foton.Ketika peptida dipisahkan dari enzim yang dimaksud, kelompok pelabelan mengeluarkan fluoresensi.
10. Polipeptida kandang
Peptida sangkar memiliki kelompok pelindung yang dapat dilepas secara optik yang melindungi peptida agar tidak berikatan dengan reseptor.Saat terkena radiasi UV, peptida diaktifkan, mengembalikan afinitasnya terhadap reseptor.Karena aktivasi optik ini dapat dikontrol berdasarkan waktu, amplitudo, atau lokasi, peptida sangkar dapat digunakan untuk mempelajari reaksi yang terjadi di dalam sel.Gugus pelindung yang paling umum digunakan untuk polipeptida sangkar adalah gugus 2-nitrobenzil dan turunannya, yang dapat dimasukkan dalam sintesis peptida melalui turunan asam amino pelindung.Turunan asam amino yang telah dikembangkan adalah lisin, sistein, serin, dan tirosin.Namun, turunan aspartat dan glutamat tidak umum digunakan karena kerentanannya terhadap siklisasi selama sintesis dan disosiasi peptida.
11. Peptida poliantigenik (MAP)
Peptida pendek biasanya tidak kebal dan harus digabungkan dengan protein pembawa untuk menghasilkan antibodi.Peptida poliantigenik (MAP) terdiri dari beberapa peptida identik yang terhubung ke inti lisin, yang secara spesifik dapat mengekspresikan imunogen potensi tinggi dan dapat digunakan untuk menyiapkan pasangan protein pembawa peptida.Polipeptida MAP dapat disintesis melalui sintesis fase padat pada resin MAP.Namun, penggandengan yang tidak lengkap mengakibatkan rantai peptida hilang atau terpotong pada beberapa cabang sehingga tidak menunjukkan sifat polipeptida MAP asli.Sebagai alternatif, peptida dapat dibuat dan dimurnikan secara terpisah dan kemudian digabungkan dengan MAP.Urutan peptida yang melekat pada inti peptida terdefinisi dengan baik dan mudah dikarakterisasi dengan spektrometri massa.
Kesimpulan
Modifikasi peptida merupakan cara penting dalam merancang peptida.Peptida yang dimodifikasi secara kimia tidak hanya dapat mempertahankan aktivitas biologis yang tinggi, tetapi juga secara efektif menghindari kelemahan imunogenisitas dan toksisitas.Pada saat yang sama, modifikasi kimia dapat memberikan peptida beberapa sifat baru yang sangat baik.Dalam beberapa tahun terakhir, metode aktivasi CH untuk pasca modifikasi polipeptida telah berkembang pesat, dan banyak hasil penting telah dicapai.
Waktu posting: 20 Maret 2023