Полипептидът е съединение, образувано от две или повече аминокиселини, свързани с пептидни връзки (амидни връзки). Полипептидите играят жизненоважна роля в регулирането на функционалните дейности на различни системи, органи, тъкани и клетки в тялото и често се използват във функционален анализ, изследване на антитела и разработване на лекарства. Модифицирането на полипептиди за промяна на техните физикохимични свойства е често срещана техника в изследването на полипептиди. Полипептидните модификации са разнообразни и въз основа на мястото на модификация те могат да бъдат категоризирани в N-терминални модификации, C-терминални модификации, модификации на страничната верига, модификации на аминокиселини и модификации на гръбнака (Фигура 1). Като важно средство за промяна на основната верижна структура или страничните верижни групи на пептидите, полипептидната модификация може ефективно да промени физикохимичните свойства на пептидните съединения, да увеличи разтворимостта във вода, да промени тяхното биоразпределение, да удължи in vivo времето на действие, да намали токсичните странични ефекти и да елиминира имуногенността. Днес ще представим някои от най-важните полипептидни модификации и техните характеристики.
1. Циклиране
В природата много биологично активни полипептиди са циклични полипептиди; следователно, цикличните пептиди имат многобройни приложения в съвременната биомедицина. Цикличните пептиди, в сравнение с линейните пептиди, имат по-добра твърдост и са силно устойчиви на храносмилателната система, което им позволява да оцелеят в храносмилателния тракт и проявяват по-силен афинитет към целевите рецептори. Цикличните пептиди обикновено се образуват чрез циклизация, която може да бъде категоризирана в методи на циклизация от странична-верига-към-странична-верига, крайна-към-странична-верига и крайна-към-край (глава-към-опашка).
(1) Циклизиране на странична-верига-към-странична-верига
Дисулфидното свързване между цистеиновите остатъци е един от най-честите начини за образуване на пептидни пръстени и този метод принадлежи към циклизацията на страничната-верига-към-странична-верига. Тази циклизация се въвежда чрез премахване на защитата на двойка цистеинови остатъци и след това окисляването им, за да се образува дисулфидна връзка. Полицикличният синтез може да бъде постигнат чрез селективно отстраняване на тиолната защитна група. Циклизирането може да се извърши или в разтворителя след дисоциация, или върху смолата преди дисоциация. Тъй като пептидите върху смола не образуват лесно циклизиращи се конформации, циклизацията върху смола може да бъде по-малко ефективна от циклизацията в разтворител. Вторият тип циклизация на страничната-верига-странична-верига включва образуването на амидна структура между остатъците на аспарагинова киселина или глутаминова киселина и основната аминокиселина. Това изисква защитната група на страничната верига да бъде селективно отстранена, както върху смолата, така и след дисоциацията. Третият тип циклизация на страничната-верига-странична-верига включва образуването на бифенилов етер от тирозин или р-хидроксифенилглицин; обаче, получаването на тези съединения изисква уникални реакционни условия и следователно не се използва често в синтеза на конвенционални пептиди.
(2) Терминал-към-странична верига
Циклизирането на крайната-към-странична верига обикновено включва образуването на амидна връзка между C-края и аминогрупата на лизиновата или орнитиновата странична верига, или между N-края и страничната верига на аспарагиновата или глутаминовата киселина. Някои пептидни циклизации също се образуват чрез образуването на етерна връзка между крайния C-край и сериновата или треониновата странична верига.
(3) Циклизирането от глава-към-опашка (или терминал-терминал) се образува чрез амидиране на N-терминалната аминогрупа и С-терминалната карбоксилна група на пептида. Верижно-подобните пептиди могат да бъдат циклизирани в разтворител или имобилизирани върху смола чрез странично-верижно циклизиране. Циклирането в разтворители трябва да се извърши, като се използват ниски концентрации на пептиди, за да се избегне олигомеризацията. Добивът от синтеза на веригата от глава-до-опашка на циклични пептиди зависи от последователността на верижния пептид. Следователно, преди широкомащабно приготвяне на циклични пептиди, първо трябва да се създаде библиотека от потенциални водещи верижни пептиди, последвана от циклизация, за да се намери последователността, която дава най-добри резултати.
2. Гликозилиране
Нашите най-разпространени гликопептиди, като ванкомицин и тейкопланин, са важни антибиотици за лечение на лекарствено{0}}резистентни бактериални инфекции. Други гликопептиди често се използват за стимулиране на имунната система. Освен това, тъй като много микробни антигени са гликозилирани, изучаването на гликопептиди е важно за подобряване на терапевтичната ефикасност на инфекциите. От друга страна, проучванията са установили, че протеините на клетъчните мембрани на туморните клетки проявяват анормално гликозилиране, което прави гликопептидите да играят важна роля в изследванията на рака и туморната имунна защита. Приготвянето на гликопептид обикновено използва метода Fmoc/t-Bu. Гликозилирани остатъци, като треонин и серин, често се въвеждат в пептиди чрез Fmoc защита, активирана от пентафлуорофенолови естери.
3. Фосфорилиране
В човешките клетки повече от 30% от протеините са фосфорилирани. Фосфорилирането, особено обратимото фосфорилиране, играе решаваща роля в контролирането на много клетъчни процеси, като сигнална трансдукция, генна експресия, клетъчен цикъл и регулиране на цитоскелета и апоптоза.
Фосфорилирането може да се наблюдава при широк диапазон от аминокиселинни остатъци, но най-честите мишени за фосфорилиране са серинови, треонинови и тирозинови остатъци. Производните на фосфотирозин, фосфотреонин и фосфосерин могат да бъдат въведени в пептидите по време на синтеза или образувани след -синтеза. Селективното фосфорилиране може да бъде постигнато с помощта на остатъци от серин, треонин и тирозин със селективно отстраняване на защитните групи. Някои фосфорилиращи агенти могат също да въведат фосфатни групи в пептиди чрез пост-модификация. Напоследък има случаи на сайт-специфично фосфорилиране на лизин с помощта на хемоселективната Staudinger-фосфитна реакция.
