A polipeptid olyan vegyület, amelyet két vagy több aminosav peptidkötésekkel (amidkötésekkel) kapcsol össze. A polipeptidek létfontosságú szerepet játszanak a test különböző rendszereinek, szerveinek, szöveteinek és sejtjeinek funkcionális aktivitásának szabályozásában, és gyakran használják funkcionális elemzésben, antitestkutatásban és gyógyszerfejlesztésben. A polipeptidek fizikokémiai tulajdonságaik megváltoztatása a polipeptidkutatásban elterjedt technika. A polipeptid-módosítások sokfélék, és a módosítási hely alapján N-terminális módosítások, C-terminális módosítások, oldallánc-módosítások, aminosav-módosítások és gerinc-módosítások kategóriába sorolhatók (1. ábra). A peptidek fő láncszerkezetének vagy oldallánc-csoportjainak megváltoztatásának fontos eszközeként a polipeptid módosítás hatékonyan képes megváltoztatni a peptidvegyületek fizikai-kémiai tulajdonságait, növelni a vízoldékonyságot, megváltoztatni biológiai eloszlásukat, meghosszabbítani az in vivo hatásidőt, csökkenteni a toxikus mellékhatásokat és megszüntetni az immunogenitást. Ma bemutatjuk a legfontosabb polipeptid-módosításokat és azok jellemzőit.
1. Kerékpározás
A természetben sok biológiailag aktív polipeptid ciklikus polipeptid; ezért a ciklikus peptideknek számos alkalmazása van a modern biomedicinában. A ciklikus peptidek a lineáris peptidekhez képest jobb merevséggel rendelkeznek, és rendkívül ellenállóak az emésztőrendszerrel szemben, így lehetővé teszik számukra, hogy túléljenek az emésztőrendszerben, és erősebb affinitást mutatnak a célreceptorokhoz. A ciklikus peptidek jellemzően ciklizációval képződnek, amelyeket oldalsó-lánc--oldalsó-láncra, terminális--oldalsó-láncra és terminális---terminálisra (ciklizációs módszerekre-}) sorolhatunk.
(1) Oldal-lánc---oldal-ciklizálás
A cisztein-maradékok közötti diszulfidos áthidalás az egyik leggyakoribb módja a peptidgyűrűk kialakításának, és ez a módszer az oldalsó-lánc--oldallánc-ciklizációjához tartozik. Ezt a ciklizálást úgy vezetik be, hogy egy pár cisztein védőcsoportot eltávolítanak, majd oxidálják őket, hogy diszulfidkötést képezzenek. A policiklusos szintézis a tiol védőcsoport szelektív eltávolításával érhető el. A ciklizálás végrehajtható az oldószerben a disszociáció után, vagy a gyantán a disszociáció előtt. Mivel a gyantán lévő peptidek nem könnyen képeznek ciklizálható konformációkat, a gyantán végzett ciklizálás kevésbé hatékony lehet, mint az oldószerben történő ciklizálás. Az oldallánc--oldallánc-oldallánc-ciklizálásának második típusa az aszparaginsav- vagy glutaminsav-maradékok és a bázikus aminosav között amidszerkezet kialakítását jelenti. Ez megköveteli, hogy az oldalláncon lévő védőcsoportot szelektíven el kell távolítani, mind a gyantáról, mind a disszociáció után. Az oldallánc-oldallánc-oldallánc-ciklizálásának harmadik típusa magában foglalja a bifenil-éter képzését tirozinból vagy p-hidroxi-fenil-glicinből; azonban ezeknek a vegyületeknek az előállítása egyedi reakciókörülményeket igényel, ezért nem használják általánosan a hagyományos peptidek szintézisében.
(2) Terminál-az-oldallánchoz
A terminális --- oldallánc ciklizálása jellemzően egy amidkötés kialakításával jár a lizin vagy ornitin oldallánc C--terminálisa és aminocsoportja, vagy az N--terminális és az aszparaginsav vagy glutaminsav oldallánc között. Egyes peptidciklizációk a terminális C--terminális és a szerin vagy treonin oldallánc közötti éterkötéssel is létrejönnek.
(3) A fej--- (vagy terminális-terminális) ciklizáció a peptid N-terminális aminocsoportjának és C-terminális karboxilcsoportjának amidálásával jön létre. A láncszerű peptidek oldószerben ciklizálhatók, vagy oldallánc ciklizálással rögzíthetők gyantára. Az oligomerizáció elkerülése érdekében az oldószerekben történő ciklizálást alacsony koncentrációjú peptidekkel kell végrehajtani. A ciklusos peptidek fej{11}}-farok láncszintézisének hozama a láncpeptid szekvenciájától függ. Ezért a ciklikus peptidek nagyszabású-előállítása előtt először létre kell hozni a potenciális láncvezető peptidek könyvtárát, majd ciklizálást kell végezni, hogy megtaláljuk azt a szekvenciát, amely a legjobb eredményt hozza.
2. Glikoziláció
Leggyakoribb glikopeptidjeink, mint például a vankomicin és a teikoplanin, fontos antibiotikumok a gyógyszerrezisztens bakteriális fertőzések kezelésében. Más glikopeptideket gyakran használnak az immunrendszer stimulálására. Továbbá, mivel sok mikrobiális antigén glikozilált, a glikopeptidek tanulmányozása jelentős a fertőzések terápiás hatékonyságának javítása szempontjából. Másrészt a tanulmányok azt találták, hogy a tumorsejtek sejtmembránján lévő fehérjék abnormális glikozilációt mutatnak, így a glikopeptidek fontos szerepet játszanak a rák és a daganatos immunvédelem kutatásában. A glikopeptid előállítása általában az Fmoc/t-Bu módszert alkalmazza. A glikozilezett maradékokat, például a treonint és a szerint gyakran visznek be a peptidekbe a pentafluor-fenol-észterekkel aktivált Fmoc-védelem révén.
3. Foszforilezés
Az emberi sejtekben a fehérjék több mint 30%-a foszforilált. A foszforiláció, különösen a reverzibilis foszforiláció, döntő szerepet játszik számos sejtfolyamat szabályozásában, mint például a jelátvitel, a génexpresszió, a sejtciklus és a citoszkeleton szabályozása, valamint az apoptózis.
A foszforiláció az aminosavak széles skáláján megfigyelhető, de a leggyakoribb foszforilációs célpontok a szerin, treonin és tirozin csoportok. A foszfotirozint, a foszfotreonint és a foszfoszerin-származékokat a szintézis során vagy a szintézis után képződő peptidekbe lehet bevinni. Szelektív foszforiláció érhető el szerin-, treonin- és tirozin-maradékok felhasználásával, a védőcsoportok szelektív eltávolításával. Egyes foszforiláló szerek utólagos módosítással foszfátcsoportokat is be tudnak vinni a peptidekbe. A közelmúltban előfordultak olyan esetek, amikor a lizin helyspecifikus foszforilációja a kemoszelektív Staudinger-foszfitreakcióval történt.
