پپتیدها دسته ای از ترکیبات هستند که از اتصال چندین اسید آمینه از طریق پیوندهای پپتیدی تشکیل می شوند.آنها در همه موجودات زنده وجود دارند.تاکنون ده ها هزار پپتید در موجودات زنده یافت شده است.پپتیدها نقش مهمی در تنظیم فعالیت‌های عملکردی سیستم‌ها، اندام‌ها، بافت‌ها و سلول‌های مختلف و در فعالیت‌های زندگی دارند و اغلب در آنالیز عملکردی، تحقیقات آنتی‌بادی، تولید دارو و سایر زمینه‌ها استفاده می‌شوند.با توسعه بیوتکنولوژی و فناوری سنتز پپتید، داروهای پپتیدی بیشتر و بیشتر در کلینیک ساخته و استفاده می شود.
تنوع گسترده ای از اصلاحات پپتید وجود دارد که می توان آنها را به سادگی به پس اصلاح و اصلاح فرآیند (با استفاده از اصلاح اسید آمینه مشتق شده) و اصلاح ترمینال N، اصلاح C ترمینال، اصلاح زنجیره جانبی، اصلاح اسید آمینه، اصلاح اسکلت تقسیم کرد. و غیره، بسته به سایت اصلاح (شکل 1).به عنوان یک وسیله مهم برای تغییر ساختار زنجیره اصلی یا گروه های زنجیره جانبی زنجیره های پپتیدی، اصلاح پپتید می تواند به طور موثری خواص فیزیکی و شیمیایی ترکیبات پپتیدی را تغییر دهد، حلالیت در آب را افزایش دهد، زمان عمل را طولانی تر کند، توزیع بیولوژیکی آنها را تغییر دهد، ایمنی زایی را از بین ببرد. در این مقاله چندین استراتژی اصلی اصلاح پپتید و ویژگی های آنها معرفی شده است.
1. دوچرخه سواری
پپتیدهای حلقوی کاربردهای زیادی در زیست پزشکی دارند و بسیاری از پپتیدهای طبیعی با فعالیت بیولوژیکی، پپتیدهای حلقوی هستند.از آنجایی که پپتیدهای حلقوی نسبت به پپتیدهای خطی سفت تر هستند، در برابر سیستم گوارشی بسیار مقاوم هستند، می توانند در دستگاه گوارش زنده بمانند و میل قوی تری به گیرنده های هدف نشان می دهند.چرخه سازی مستقیم ترین راه برای سنتز پپتیدهای حلقوی است، به ویژه برای پپتیدهایی با اسکلت ساختاری بزرگ.با توجه به حالت چرخه، می توان آن را به نوع زنجیره جانبی زنجیره جانبی، ترمینال - نوع زنجیره جانبی، ترمینال - نوع ترمینال (نوع پایان به انتها) تقسیم کرد.
(1) زنجیره جانبی به بغل
رایج ترین نوع چرخه زنجیره جانبی به زنجیره جانبی پل زدن دی سولفید بین باقی مانده های سیستئین است.این چرخه شدن توسط یک جفت باقیمانده سیستئین که از بین می روند و سپس اکسید می شوند تا پیوندهای دی سولفیدی تشکیل دهند، ایجاد می شود.سنتز چند حلقه ای را می توان با حذف انتخابی گروه های محافظ سولفیدریل به دست آورد.چرخه‌شدن را می‌توان در یک حلال پس از تفکیک یا روی یک رزین پیش از تجزیه انجام داد.چرخه‌سازی روی رزین‌ها ممکن است مؤثرتر از چرخه‌سازی حلال باشد زیرا پپتیدهای روی رزین‌ها به آسانی ترکیب‌های چرخه‌ای را تشکیل نمی‌دهند.نوع دیگری از چرخه‌سازی زنجیره جانبی - زنجیره جانبی، تشکیل یک ساختار آمیدی بین باقیمانده اسید آسپارتیک یا گلوتامیک اسید و اسید آمینه پایه است، که مستلزم آن است که گروه حفاظتی زنجیره جانبی باید به طور انتخابی از پلی پپتید حذف شود. روی رزین یا بعد از تفکیکسومین نوع چرخه زنجیره جانبی - زنجیره جانبی، تشکیل دی فنیل اترها توسط تیروزین یا p-hydroxyphenylglycine است.این نوع چرخه‌سازی در محصولات طبیعی فقط در محصولات میکروبی یافت می‌شود و محصولات چرخه‌سازی اغلب دارای ارزش دارویی بالقوه هستند.تهیه این ترکیبات نیازمند شرایط واکنش منحصر به فرد است، بنابراین اغلب در سنتز پپتیدهای معمولی استفاده نمی شوند.
(2) ترمینال به زنجیره جانبی
چرخه‌سازی زنجیره سمت پایانی معمولاً شامل C ترمینال با گروه آمینو زنجیره جانبی لیزین یا اورنیتین یا ترمینال N با زنجیره جانبی اسید آسپارتیک یا گلوتامیک اسید است.سایر چرخه‌های پلی پپتیدی با تشکیل پیوندهای اتری بین پایانه C و زنجیره‌های جانبی سرین یا ترئونین ایجاد می‌شوند.
(3) نوع ترمینال یا سر به دم
پلی پپتیدهای زنجیره ای می توانند در یک حلال چرخه شوند یا با چرخه زنجیره جانبی روی رزین ثابت شوند.برای جلوگیری از الیگومریزاسیون پپتیدها باید از غلظت‌های پایین پپتیدها در متمرکزسازی حلال استفاده شود.بازده یک پلی پپتید حلقه مصنوعی سر تا دم به دنباله پلی پپتید زنجیره ای بستگی دارد.بنابراین، قبل از تهیه پپتیدهای حلقوی در مقیاس بزرگ، ابتدا باید یک کتابخانه از پپتیدهای سرب زنجیردار احتمالی ایجاد شود، و سپس چرخه‌سازی برای یافتن توالی با بهترین نتایج انجام شود.
2. متیلاسیون N
N-متیلاسیون در اصل در پپتیدهای طبیعی رخ می دهد و برای جلوگیری از تشکیل پیوندهای هیدروژنی به سنتز پپتید وارد می شود و در نتیجه پپتیدها را در برابر تجزیه زیستی و پاکسازی مقاوم تر می کند.سنتز پپتیدها با استفاده از مشتقات اسید آمینه متیله N مهمترین روش است.علاوه بر این، واکنش Mitsunobu از N-(2-nitrobenzene sulfonyl chloride) پلی پپتید-رزین واسطه با متانول نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد.این روش برای تهیه کتابخانه های پپتیدی حلقوی حاوی اسیدهای آمینه N-متیله استفاده شده است.
3. فسفوریلاسیون
فسفوریلاسیون یکی از رایج ترین تغییرات پس از ترجمه در طبیعت است.در سلول های انسانی بیش از 30 درصد پروتئین ها فسفریله می شوند.فسفوریلاسیون، به ویژه فسفوریلاسیون برگشت پذیر، نقش مهمی در کنترل بسیاری از فرآیندهای سلولی مانند انتقال سیگنال، بیان ژن، تنظیم چرخه سلولی و اسکلت سلولی و آپوپتوز دارد.
فسفوریلاسیون را می توان در انواع باقی مانده های اسید آمینه مشاهده کرد، اما رایج ترین اهداف فسفوریلاسیون باقی مانده های سرین، ترئونین و تیروزین هستند.مشتقات فسفوتیروزین، فسفوترئونین و فسفوسرین می توانند در طی سنتز به پپتیدها وارد شوند یا پس از سنتز پپتید تشکیل شوند.فسفوریلاسیون انتخابی را می توان با استفاده از باقی مانده های سرین، ترئونین و تیروزین که به طور انتخابی گروه های محافظ را حذف می کنند، به دست آورد.برخی از معرف‌های فسفریلاسیون نیز می‌توانند گروه‌های اسید فسفریک را با تغییر پس از اصلاح به پلی پپتید وارد کنند.در سال‌های اخیر، فسفوریلاسیون محل خاص لیزین با استفاده از یک واکنش شیمیایی انتخابی استودینگر-فسفیت به دست آمده است (شکل 3).
4. Myristoylation و Palmitoylation
آسیلاسیون N ترمینال با اسیدهای چرب به پپتیدها یا پروتئین ها اجازه می دهد تا به غشای سلولی متصل شوند.توالی myridamoylated در ترمینال N، پروتئین کینازهای خانواده Src و پروتئین‌های ترانس کریپتاز معکوس Gaq را قادر می‌سازد تا برای اتصال به غشای سلولی هدف قرار گیرند.اسید میریستیک با استفاده از واکنش های جفت استاندارد به N-ترمینال پلی پپتید رزین متصل شد و لیپوپپتید حاصل می تواند تحت شرایط استاندارد جدا شده و با RP-HPLC خالص شود.
5. گلیکوزیلاسیون
گلیکوپپتیدهایی مانند وانکومایسین و تیکولانین آنتی بیوتیک های مهمی برای درمان عفونت های باکتریایی مقاوم به دارو هستند و گلیکوپپتیدهای دیگر اغلب برای تحریک سیستم ایمنی استفاده می شوند.علاوه بر این، از آنجایی که بسیاری از آنتی ژن های میکروبی گلیکوزیله هستند، مطالعه گلیکوپپتیدها برای بهبود اثر درمانی عفونت اهمیت زیادی دارد.از سوی دیگر، مشخص شده است که پروتئین‌های روی غشای سلولی سلول‌های تومور، گلیکوزیلاسیون غیرطبیعی را نشان می‌دهند، که باعث می‌شود گلیکوپپتیدها نقش مهمی در تحقیقات دفاعی ایمنی سرطان و تومور ایفا کنند.گلیکوپپتیدها به روش Fmoc/t-Bu تهیه می شوند.باقیمانده های گلیکوزیله، مانند ترئونین و سرین، اغلب توسط fMOC های فعال شده با استر پنتافلوروفنل برای محافظت از اسیدهای آمینه گلیکوزیله به پلی پپتیدها وارد می شوند.
6. ایزوپرن
ایزوپنتادینیلاسیون روی بقایای سیستئین در زنجیره جانبی نزدیک C ترمینال رخ می دهد.پروتئین ایزوپرن می تواند میل ترکیبی غشای سلولی را بهبود بخشد و برهمکنش پروتئین-پروتئین را ایجاد کند.پروتئین های ایزوپنتادین شده شامل تیروزین فسفاتاز، GTase کوچک، مولکول های کوکاپرون، لایه هسته ای و پروتئین های اتصال سانترومریک هستند.پلی پپتیدهای ایزوپرن را می توان با استفاده از ایزوپرن روی رزین ها یا با معرفی مشتقات سیستئین تهیه کرد.
7. اصلاح پلی اتیلن گلیکول (PEG).
اصلاح PEG را می توان برای بهبود پایداری هیدرولیتیک پروتئین، توزیع زیستی و حلالیت پپتید استفاده کرد.معرفی زنجیره های PEG به پپتیدها می تواند خواص دارویی آنها را بهبود بخشد و همچنین هیدرولیز پپتیدها توسط آنزیم های پروتئولیتیک را مهار کند.پپتیدهای PEG راحت تر از پپتیدهای معمولی از سطح مقطع مویرگی گلومرولی عبور می کنند و کلیرانس کلیوی را تا حد زیادی کاهش می دهند.با توجه به طولانی شدن نیمه عمر فعال پپتیدهای PEG در داخل بدن، سطح درمان طبیعی را می توان با دوزهای کمتر و داروهای پپتیدی کمتر حفظ کرد.با این حال، اصلاح PEG نیز اثرات منفی دارد.مقادیر زیاد PEG از تجزیه آنزیم پپتید جلوگیری می کند و همچنین اتصال پپتید به گیرنده هدف را کاهش می دهد.اما میل ترکیبی کم پپتیدهای PEG معمولاً با نیمه عمر فارماکوکینتیک طولانی‌تر آنها جبران می‌شود و با حضور طولانی‌تر در بدن، پپتیدهای PEG احتمال بیشتری برای جذب در بافت‌های هدف دارند.بنابراین، مشخصات پلیمر PEG باید برای نتایج بهینه بهینه شود.از سوی دیگر، پپتیدهای PEG به دلیل کاهش کلیرانس کلیوی در کبد تجمع می‌یابند و منجر به سندرم ماکرومولکولی می‌شوند.بنابراین، هنگامی که پپتیدها برای آزمایش دارو استفاده می شوند، تغییرات PEG باید با دقت بیشتری طراحی شوند.
گروه‌های اصلاحی متداول اصلاح‌کننده‌های PEG را می‌توان تقریباً به صورت زیر خلاصه کرد: آمینو (-آمین) -NH2، آمینو متیل-Ch2-NH2، هیدروکسی-OH، کربوکسی-کوه، سولفیدریل (-تیول) -SH، مالیمید -MAL، کربنات سوکسینیمید - SC، سوکسینیمید استات -SCM، سوکسینیمید پروپیونات -SPA، n-هیدروکسی سوکسینیمید -NHS، Acrylate-ch2ch2cooh، آلدئید -CHO (مانند پروپیال آلد، butyrALD)، پایه آکریلیک (-acrylate-acrl)، azido-inylazide، بیوتین، فلورسئین، گلوتاریل -GA، اکریلات هیدرازید، آلکین-آلکین، p-تولوئن سولفونات -OTs، سوکسینیمید سوکسینات -SS و غیره. مشتقات PEG با اسیدهای کربوکسیلیک را می توان به آمین های ترمینال n یا زنجیره های جانبی لیزین جفت کرد.PEG فعال شده با آمینو را می توان به زنجیره های جانبی اسید آسپارتیک یا اسید گلوتامیک جفت کرد.PEG بدفعال شده را می توان با مرکاپتان زنجیره های جانبی سیستئین کاملاً محافظت نشده کونژوگه کرد [11].اصلاح‌کننده‌های PEG معمولاً به صورت زیر طبقه‌بندی می‌شوند (توجه داشته باشید: mPEG متوکسی-PEG، CH3O-(CH2CH2O)n-CH2CH2-OH است):
(1) اصلاح کننده PEG زنجیره مستقیم
mPEG-SC، mPEG-SCM، mPEG-SPA، mPEG-OTs، mPEG-SH، mPEG-ALD، mPEG-butyrALD، mPEG-SS
(2) اصلاح کننده PEG دو منظوره
HCOO-PEG-COOH، NH2-PEG-NH2، OH-PEG-COOH، OH-PEG-NH2، HCl·NH2-PEG-COOH، MAL-PEG-NHS
(3) انشعاب اصلاح کننده PEG
(mPEG)2-NHS، (mPEG)2-ALD، (mPEG)2-NH2، (mPEG)2-MAL
8. بیوتینیزاسیون
بیوتین می تواند به شدت با آویدین یا استرپتاویدین متصل شود و قدرت اتصال حتی نزدیک به پیوند کووالانسی است.پپتیدهای نشاندار شده با بیوتین معمولاً در ایمونواسی، هیستوسیتوشیمی و فلوسیتومتری مبتنی بر فلورسانس استفاده می شوند.آنتی بادی های آنتی بیوتین نشاندار نیز می توانند برای اتصال پپتیدهای بیوتینیله استفاده شوند.برچسب های بیوتین اغلب به زنجیره جانبی لیزین یا ترمینال N متصل می شوند.اسید 6-آمینوکاپروئیک اغلب به عنوان پیوند بین پپتیدها و بیوتین استفاده می شود.باند در اتصال به بستر انعطاف پذیر است و در حضور مانع فضایی بهتر متصل می شود.
9. برچسب زدن فلورسنت
برچسب گذاری فلورسنت می تواند برای ردیابی پلی پپتیدها در سلول های زنده و مطالعه آنزیم ها و مکانیسم های عمل استفاده شود.تریپتوفان (Trp) فلورسنت است، بنابراین می توان از آن برای برچسب گذاری ذاتی استفاده کرد.طیف انتشار تریپتوفان به محیط پیرامونی بستگی دارد و با کاهش قطبیت حلال کاهش می یابد، این ویژگی برای تشخیص ساختار پپتیدی و اتصال گیرنده مفید است.فلورسانس تریپتوفان را می توان با اسید آسپارتیک پروتونه و اسید گلوتامیک خاموش کرد که ممکن است استفاده از آن را محدود کند.گروه کلرید دانسیل (Dansyl) هنگامی که به یک گروه آمینه متصل می شود بسیار فلورسنت است و اغلب به عنوان برچسب فلورسنت برای اسیدهای آمینه یا پروتئین ها استفاده می شود.
تبدیل انرژی رزونانس فلورسانس (FRET) برای مطالعات آنزیمی مفید است.هنگامی که FRET اعمال می شود، پلی پپتید بستر معمولاً حاوی یک گروه نشانگر فلورسانس و یک گروه خاموش کننده فلورسانس است.گروه های فلورسنت نشاندار شده توسط کوئنچر از طریق انتقال انرژی غیر فوتونی خاموش می شوند.هنگامی که پپتید از آنزیم مورد نظر جدا می شود، گروه نشان دهنده فلورسانس منتشر می کند.
10. پلی پپتیدهای قفس
پپتیدهای قفس دارای گروه های محافظ نوری هستند که پپتید را از اتصال به گیرنده محافظت می کند.هنگامی که در معرض اشعه ماوراء بنفش قرار می گیرد، پپتید فعال می شود و میل ترکیبی خود را به گیرنده باز می گرداند.از آنجایی که این فعال سازی نوری را می توان با توجه به زمان، دامنه یا مکان کنترل کرد، پپتیدهای قفس را می توان برای مطالعه واکنش های رخ داده در سلول ها استفاده کرد.متداول ترین گروه های محافظتی مورد استفاده برای پلی پپتیدهای قفس، گروه های 2-نیتروبنزیل و مشتقات آنها هستند که می توانند از طریق مشتقات اسید آمینه محافظ در سنتز پپتید معرفی شوند.مشتقات اسید آمینه ای که تولید شده اند عبارتند از لیزین، سیستئین، سرین و تیروزین.با این حال، مشتقات آسپارتات و گلوتامات به دلیل حساسیت آنها به چرخه شدن در طول سنتز و تفکیک پپتید، معمولاً مورد استفاده قرار نمی گیرند.
11. پپتید پلی آنتی ژنی (MAP)
پپتیدهای کوتاه معمولاً مصون نیستند و باید برای تولید آنتی بادی با پروتئین های حامل جفت شوند.پپتید پلی آنتی ژنیک (MAP) از چندین پپتید یکسان متصل به هسته های لیزین تشکیل شده است که می تواند به طور خاص ایمونوژن های با قدرت بالا را بیان کند و می تواند برای تهیه دوبیتی های پروتئین حامل پپتید استفاده شود.پلی پپتیدهای MAP را می توان با سنتز فاز جامد روی رزین MAP سنتز کرد.با این حال، جفت ناقص منجر به از دست رفتن یا کوتاه شدن زنجیره های پپتیدی در برخی از شاخه ها می شود و بنابراین خواص پلی پپتید MAP اصلی را نشان نمی دهد.به عنوان یک جایگزین، پپتیدها را می توان به طور جداگانه تهیه و خالص کرد و سپس با MAP جفت کرد.توالی پپتیدی متصل به هسته پپتیدی به خوبی تعریف شده است و به راحتی توسط طیف سنجی جرمی مشخص می شود.
نتیجه
اصلاح پپتید وسیله مهمی برای طراحی پپتیدها است.پپتیدهای اصلاح شده شیمیایی نه تنها می توانند فعالیت بیولوژیکی بالا را حفظ کنند، بلکه به طور موثری از معایب ایمنی زایی و سمیت جلوگیری می کنند.در عین حال، اصلاح شیمیایی می تواند پپتیدها را با برخی خواص عالی جدید اعطا کند.در سال های اخیر، روش فعال سازی CH برای پس از اصلاح پلی پپتیدها به سرعت توسعه یافته است و نتایج مهم زیادی به دست آمده است.
زمان ارسال: مارس-20-2023