Пептиды: строение, роль и применение¶
Пептиды — органические вещества, молекулы которых состоят из остатков аминокислот, связанных пептидной связью. По числу аминокислотных остатков пептиды разделяют на олигопептиды (2–20 остатков) и полипептиды (более 20); белки, как правило, содержат более 50 аминокислотных остатков. Пептиды выполняют в организме человека разнообразные функции: участвуют в передаче нервных импульсов, регулируют гормональную активность, обеспечивают иммунный ответ и транспорт веществ.
¶Строение и классификация
Пептидная связь образуется между карбоксильной группой одной аминокислоты и аминогруппой другой с выделением молекулы воды. Последовательность аминокислот в цепи определяет свойства пептида. В живых организмах встречаются преимущественно L-аминокислоты; D-изомеры характерны для некоторых бактериальных пептидов.
По происхождению пептиды делятся на:
- Эндогенные — синтезируются в организме человека (инсулин, энкефалины, окситоцин).
- Экзогенные — поступают с пищей животного или растительного происхождения.
- Синтетические — получают химическим путём или методом рекомбинантной ДНК.
По функциям выделяют гормоны (инсулин, глюкагон), нейропептиды (энкефалины, субстанция P), пептиды-медиаторы, антибактериальные пептиды (грамицидин, полимиксины) и пептидные антибиотики.
¶Основные представители
¶Инсулин
Инсулин — гормон поджелудочной железы, состоящий из двух полипептидных цепей (A и B), соединённых дисульфидными мостиками. Общая молекулярная масса — около 5800 Да. Инсулин регулирует уровень глюкозы в крови, обеспечивая её переход из кровотока в клетки. Открытие инсулина канадскими учёными Фредериком Бантингом и Чарльзом Бестом в 1921–1922 годах стало прорывом в лечении сахарного диабета.
¶Окситоцин
Окситоцин — девятиаминокислотный нейропептид, синтезируемый в гипоталамусе и выделяемый задней долей гипофиза. Участвует в сокращении матки при родах и процессе лактации, влияет на формирование социальных привязанностей.
¶Энкефалины и эндорфины
Эти эндогенные опиоидные пептиды связываются с опиоидными рецепторами нервной системы и участвуют в регуляции болевых ощущений. Открытие энкефалинов в 1975 году Джоном Хьюзом и Хансом Костерлицем стало основой понимания эндогенной системы обезболивания.
¶Функции в организме
Пептиды выполняют в организме человека ключевые биохимические роли:
- Регуляторная — гормоны-пептиды (инсулин, глюкагон, соматотропин) управляют обменом веществ.
- Нейромедиаторная — нейропептиды передают сигналы между нейронами, участвуют в формировании памяти, настроения, болевых ощущений.
- Защитная — катионные антимикробные пептиды входят в состав иммунной системы, разрушая мембраны бактерий.
- Транспортная — некоторые пептиды связывают и переносят ионы металлов (например, трансферрин).
- Сигнальная — пептидные фрагменты коллагена участвуют в регенерации тканей.
¶Получение и применение
¶Медицина
Пептидные препараты используются для лечения широкого спектра заболеваний. Инсулин — базовый препарат при диабете I типа. Многочисленные пептидные вакцины и диагностические средства основаны на синтетических пептидных антигенах. Пептидные лекарства обладают высокой специфичностью, но ограничены быстрым расщеплением протеазами, поэтому разрабатываются формы с замещёнными аминокислотами или липидными модификациями.
¶Косметология
Пептиды широко применяются в антивозрастной косметике. Медицинская косметика с пептидами коллагена и сигнальными пептидами (например, пептид медицины) направлена на стимуляцию синтеза внеклеточного матрикса. Доказательная база эффективности отдельных косметических пептидов остаётся ограниченной.
¶Спорт и нутрициология
Биологически активные добавки с пептидными комплексами (гидролизат коллагена, пептиды сывороточного белка) используются спортсменами для поддержки восстановления суставов и мышц. Клинические данные об их преимуществах перед обычными белковыми гидролизатами носят противоречивый характер.
¶Биотехнология
Пептидные синтезаторы (метод Меррифилда, твёрдофазный синтез) позволяют получать пептиды длиной до сотен аминокислот. Пептидные биомаркеры применяются в диагностике онкологических и инфекционных заболеваний.
¶Ограничения
Основной недостаток пептидных лекарственных средств — низкая биодоступность при пероральном приёме из-за расщепления в желудочно-кишечном тракте. Многие пептидные препараты вводят инъекционно. Активно разрабатываются пероральные формы и системы доставки, повышающие устойчивость пептидов.
Источники:
- Балашов Л. М., Палкин А. Д. «Пептиды и белки»
- Костерлиц Х., Хьюз Дж. «Эндогенные опиоидные пептиды» (1975)
- Меррифилд Р. Б. «Твёрдофазный синтез пептидов» (1963)
- Гуленко М. В., Розинский В. Б. «Биохимия пептидов»
- Практическое руководство по пептидной химии (Издательство «Химия»)