Пептиды — олигопептиды и белки¶

Пептиды — это органические соединения, которые состоят из остатков аминокислот, связанных между собой пептидной связью (—CO—NH—). Пептиды относятся к классу полипептидов и являются промежуточной ступенью между свободными аминокислотами и полноценными белками. По числу остатков аминокислот различают олигопептиды (2–20 остатков) и полипептиды (более 20 остатков); белки обычно содержат более 50–100 аминокислотных остатков и имеют сложную третичную структуру.

¶Строение

¶Пептидная связь

Основу пептидов составляет пептидная связь, образующаяся в результате конденсации карбоксильной группы одной аминокислоты с аминогруппой другой. При этом выделяется молекула воды. Пептидная связь обладает частичной двойной характерностью из-за сопряжения неподелённых электронов азота с карбонильной группой, что придаёт ей плоскую конфигурацию и ограничивает свободу вращения. Именно это свойство определяет пространственную организацию пептидной цепи.

¶Первичная структура

Последовательность аминокислотных остатков в пептиде называется первичной структурой. Она задаётся генетическим кодом и определяет все остальные уровни организации молекулы. В природе существуют как линейные, так и циклические пептиды — например, глюкагон, вазопрессин и окситоцин являются линейными, а циклоспорин и грамицидин S — циклическими.

¶Классификация

Пептиды классифицируют по нескольким признакам:

¶Биологическая роль

Пептиды выполняют в организме разнообразные функции. Многие гормоны являются пептидами: инсулин состоит из двух полипептидных цепей (51 аминокислотный остаток), глюкагон — из 29 остатков, окситоцин и вазопрессин — из девяти. Некоторые пептиды участвуют в передаче нервного импульса (энкефалины, субстанция P), другие обладают антимикробной активностью (дефенсины, грамицидин) или регулируют рост и развитие (инсулиноподобные факторы роста).

В иммунологии важную роль играют короткие пептиды, представленные на поверхности клеток в комплексе с молекулами главного комплекса гистосовместимости (MHC) — так называемые антигенные пептиды, распознаваемые Т-лимфоцитами.

¶Получение

¶Химический синтез

Лабораторный синтез пептидов основан на последовательном присоединении аминокислот к растущей цепи. Ключевую роль играет защита функциональных групп (аминопротекция, карбоксипротекция), чтобы избежать побочных реакций. Метод Мерифилда (1963) — синтез на твёрдой фазе — позволил автоматизировать процесс и стал основой современного пептидного синтеза, за что Р. Мерифилд получил Нобелевскую премию по химии в 1984 году.

¶Биосинтез

В живых организмах пептиды синтезируются на рибосомах по матрице иРНК. Длинные полипептидные цепи проходят посттрансляционную модификацию (отщепление сигнальных пептидов, гликозилирование, образование дисульфидных связей) и фолдинг в активную третичную структуру.

¶Применение

Пептиды широко используются в медицине и биотехнологии. Инсулин — один из первых белков, полученных генно-инженерным путём (1982). Пептидные гормоны применяются при диабете, бесплодии, остеопорозе. Антимикробные пептиды рассматриваются как потенциальные антибиотики нового поколения. В косметологии используются сигнальные пептиды, стимулирующие синтез коллагена. Пептидные вакцины и диагностические пептиды активно разрабатываются для иммунотерапии и лабораторной диагностики.

¶Интересные факты

• Пептидная связь была открыта в 1902 году немецким химиком Эмилем Фишером, который также ввёл термин «пептид».
• Некоторые природные пептиды содержат нестандартные аминокислоты — например, пенициллин относится к пептидным антибиотикам и содержит β-лактамное кольцо.
• Синтетические пептиды используются как модели для изучения фолдинга белков — одной из ключевых проблем современной биохимии.

¶Источники

• Физическая химия: учебник / под ред. В. С. Кудрявцева. — М.: Высшая школа.
• Биохимия: учебник / под ред. А. А. Воробьёва. — М.: Высшая школа.
• Краткий справочник химика. — Л.: Химия.
• Синтез пептидов: методы и стратегии / пер. с англ. — М.: Мир.