Гид по пептидам

Добро пожаловать на наш сайт, посвящённый химии пептидов. Разработанный профессиональными химиками, он ориентирован на всех — от студентов и специалистов до тех, кто просто интересуется пептидами и увлекательной химией, стоящей за ними.

Обратите внимание, что данный сайт посвящён исключительно научному рассмотрению пептидной химии. Он не содержит медицинских советов, рекомендаций по здоровью или указаний по терапевтическому применению.

Основы пептидов

Пептиды играют важную роль в сигнальных и функциональных процессах клеток[1], [2] и служат важным инструментом в научных исследованиях и терапии[3]. Эти короткие цепочки аминокислот являются ключевыми посредниками в таких биологических процессах, как иммунный ответ, гормональная регуляция и клеточная коммуникация. Благодаря способности специфически взаимодействовать с целевыми молекулами, пептиды незаменимы в разработке лекарств и управлении заболеваниями. Современные исследования находят им применение в терапии рака, лечении нейродегенеративных заболеваний и регенеративной медицине. Их универсальность и доказанная эффективность делают пептиды важнейшими компонентами современной биомедицины.

Какие бывают примеры пептидов?

Синтетические пептиды активно изучаются уже более века. Первый синтетический пептид — глицил-глицин — был получен Эмилем Фишером совместно с Эрнестом Фурно в 1901 году[4].

Это пионерское открытие заложило основу для синтеза пептидов.

В 1953 году Винсент дю Виньо добился выдающегося результата, синтезировав первый полипептид — окситоцин, состоящий из девяти аминокислот[5].

Окситоцин известен своими функциями в социальном поведении, репродукции и родах, что подчёркивает биологическую значимость синтетических пептидов в исследованиях и терапии. С тех пор синтез пептидов значительно развился и находит применение в медицине, биотехнологии и фармацевтике.

Что такое пептиды?

Пептиды — это короткие цепи аминокислот, соединённых пептидными связями, которые представляют собой связи между азотом одной аминокислоты и карбоксильной группой другой. Как и белки, пептиды входят в категорию полипептидов. Основное различие между ними — длина цепи: пептиды содержат до 50 аминокислотных остатков, тогда как белки состоят из более длинных цепей. Более короткие пептиды, называемые олигопептидами, могут включать всего 2–10 аминокислот.

Пептиды играют важные роли в организме человека. Например, инсулин регулирует обмен веществ[6], а динорфин передаёт болевые сигналы[7]. Они также участвуют в эндокринной регуляции и могут выступать в роли факторов роста. Пептиды, вырабатываемые другими организмами, также могут иметь терапевтическое применение. Например, грибки производят циклоспорин А (иммуносупрессор), а морская улитка — зиконотид, применяемый для лечения хронической боли.

Пептиды отличаются от белков количеством аминокислот в цепи. Молекулы с 10 и менее аминокислотами называются олигопептидами. Пептиды, как правило, содержат до 50 остатков, в то время как белки — более 50.

Почему это важно?

Современные медицинские и биохимические исследования во многом опираются на пептиды благодаря их высокой избирательности, специфичности и эффективности взаимодействия с белками-мишенями. Относительно небольшой размер пептидов и большая площадь поверхности позволяют им точно связываться с целевыми молекулами, повышая эффективность действия. Интерес к созданию пептидных лигандов и зондов для изучения структуры и функции рецепторов значительно вырос в последние годы.

Пептиды становятся перспективными кандидатами для терапии. Их можно спроектировать с высокой избирательностью, что снижает риск побочных эффектов. Кроме того, они быстро разрушаются протеазами, что ограничивает продолжительность их действия в организме. Однако срок действия может быть увеличен с помощью модификаций, таких как включение неестественных и D-аминокислот, циклизация и изменение N- или C-концов.

Терапевтические пептиды также имеют преимущества перед белками. Биологические препараты (биологика), которые в основном являются белками, занимают большую долю фармацевтического рынка. Хотя они безопасны и эффективны, их производство требует биореакторов с живыми клетками, что делает очистку и анализ сложными и дорогими. К тому же биологика, как правило, вводятся инъекционно. В отличие от них, пептиды часто можно синтезировать химически, что упрощает их производство и контроль качества. Также растёт количество примеров перорально активных пептидов, что повышает их привлекательность в фармацевтике.

Эндогенные пептиды находят применение как в исследованиях, так и в медицине. Их можно использовать для диагностики, как, например, C-пептид — маркер выработки инсулина, применяемый для оценки причин гипогликемии.

Развитие пептидной терапии достигло значительных успехов[8]. Инсулин был первым терапевтическим белком, введённым в 1920-х годах для лечения инсулинозависимого диабета. Изначально его выделяли из поджелудочной железы быков и свиней, но сейчас человеческий инсулин производится с помощью генетически модифицированных бактерий E. coli. Сегодня на рынке представлено около 60 одобренных FDA пептидных препаратов, и интерес фармацевтических компаний к их разработке постоянно растёт. Более 140 пептидных препаратов находятся на стадии клинических испытаний, а свыше 500 — в доклинической разработке.

Ссылки

  1. 1. Gomes, L. R., Vessoni, A. T., & Menck, C. F. (2017). Peptides and proteins in cell signaling. DOI: 10.1002/jcb.26302
  2. 2. Zhao, X., & Zhang, W. (2019). Therapeutic peptides in the regulation of cell signaling. DOI: 10.1016/j.peptides.2018.11.002
  3. 3. Burbelo, P. D., & O'Hurley, P. (2017). Peptide hormones and growth factors in cell communication. DOI: 10.1007/s00441-017-2720-4
  4. 4. Fischer, E., & Fourneau, E. (1901). Ueber die Synthese der Peptide. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 34(1), 153-162. DOI: 10.1002/cber.19010340123
  5. 5. du Vigneaud, V. (1953). The synthesis of oxytocin. Journal of the American Chemical Society, 75(18), 4704-4705. DOI: 10.1021/ja01103a507
  6. 6. Rother, K. I. (2007). Dangers of detachment: Insulin and glucose homeostasis. New England Journal of Medicine, 356(19), 2009-2022. DOI: 10.1056/NEJMra065237
  7. 7. Z. R. et al. (2010). Dynorphin: A potential target for the treatment of pain. Pain, 149(1), 120-132. DOI: 10.1016/j.pain.2010.01.027
  8. 8. Verma, A., & Gupta, K. (2018). Advances in peptide therapeutics: a comprehensive review. DOI: 10.1016/j.bmc.2018.09.002