Υγρά πεπτίδια και υγεία
Τα πεπτίδια είναι οργανικές ενώσεις που πολλά αμινοξέα συνδέονται με πεπτιδικούς δεσμούς.
Συνήθως, αποτελούνται από αλυσίδες με μέχρι 30-50 αμινοξέα.
Στην οργανική χημεία, η σύνθεση πεπτιδίου γίνεται με πολλαπλά αμινοξέα που συνδέονται μέσω δεσμών αμιδίου που είναι, επίσης, γνωστοί ως πεπτιδικοί δεσμοί. Η βιολογική μέθοδος παραγωγής μακρών πεπτιδίων (πρωτεΐνες) είναι γνωστή ως βιοσύνθεση πρωτεϊνών.
Τα υγρά πεπτίδια έχουν σημαντικές επιδράσεις στον ανθρώπινο οργανισμό.
- Τα πεπτίδια προστατεύουν τα ανθρώπινα κύτταρα από τις τοξίνες, επιταχύνουν το μεταβολισμό στο εσωτερικό των κυττάρων και σταθεροποιούν το έργο όλων των οργάνων.
- Μπορούν, επίσης, να βοηθήσουν τους ανθρώπους να αυξήσουν την αντίσταση στις ασθένειες.
- Τα υγρά πεπτίδια βοηθούν να παραμείνουμε νέοι και υγιείς.
Τα πεπτίδια λειτουργούν με τον ακόλουθο τρόπο: Σε περίπτωση βλάβης σε οποιοδήποτε όργανο στο ανθρώπινο σώμα, τα φυσικά πεπτίδια κατευθύνονται προς αυτό το συγκεκριμένο όργανο. Με τη βοήθεια των πεπτιδίων νέα κύτταρα γεννιούνται.
Κατά τα τελευταία 50 χρόνια, οι πρόοδοι στην χημεία βοήθησαν στη σύνθεση πρωτεϊνών και νέοι μέθοδοι έχουν αναπτυχθεί και η πεπτιδική σύνθεση είναι σήμερα μια συχνή προσέγγιση, ακόμη και στη βιολογική έρευνα και στην ανάπτυξη προϊόντων και φαρμάκων. Η μέθοδος μπορεί να αξιοποιηθεί για την παραγωγή μοναδικών πεπτιδίων που μπορούν να βελτιστοποιήσουν μια επιθυμητή βιολογική απόκριση ή κάποιο άλλο αποτέλεσμα.
Συνθετικά πεπτίδια
- Η εφεύρεση της σύνθεσης πεπτιδίων στη δεκαετία του πενήντα και του εξήντα ώθησε την ανάπτυξη των συνθετικών πεπτιδίων που είναι τώρα σε χρήση, όπως ειδικών αντισωμάτων έναντι παθογόνων πρωτεϊνών, στη μελέτη των λειτουργιών των πρωτεϊνών και στην ταυτοποίηση και στον χαρακτηρισμό των πρωτεϊνών. Επιπλέον, τα συνθετικά πεπτίδια που χρησιμοποιούνται για τη μελέτη των αλληλεπιδράσεων ενζύμου-υποστρώματος, όπως οι κινάσες και οι πρωτεάσες, διαδραματίζουν έναν κρίσιμο ρόλο στην κυτταρική σηματοδότηση.
- Στην κυτταρική βιολογία, η σύνδεση υποδοχέα ή η ειδικότητα αναγνώρισης υποστρώματος σε ένζυμα μπορούν συχνά να μελετηθούν χρησιμοποιώντας ομόλογα συνθετικά πεπτίδια. Τα συνθετικά πεπτίδια μπορεί να μοιάζουν με φυσικά απαντώμενα πεπτίδια και να ενεργούν σαν φάρμακα κατά του καρκίνου και άλλων σοβαρών ασθενειών.
- Τέλος, τα συνθετικά πεπτίδια χρησιμοποιήθηκαν ως πρότυπα και αντιδραστήρια στη φασματομετρία μάζας.
- Τα συνθετικά πεπτίδια παίζουν κεντρικό ρόλο στον χαρακτηρισμό και την ποσοτικοποίηση των πρωτεϊνών, ιδίως εκείνων που χρησιμεύουν ως πρώιμοι βιοδείκτες για ασθένειες.
Διαδικασία σύνθεσης πεπτιδίων
Η πεπτιδική σύνθεση γίνεται, πιο συχνά, με σύζευξη της καρβοξυλ ομάδας του εισερχόμενου αμινοξέος στο Ν -άκρο της αναπτυσσόμενης αλυσίδας πεπτιδίου. Αυτή η σύνθεση C-προς -Ν είναι αντίθετη από τη βιοσύνθεση πρωτεϊνών, κατά την οποία το Ν- τελικό άκρο του εισερχόμενου αμινοξέος συνδέεται με το Ο- τελικό άκρο της αλυσίδας πρωτεΐνης ( Ν-C ). Επειδή τα αμινοξέα έχουν πολλαπλές δραστικές ομάδες, η πεπτιδική σύνθεση θα πρέπει να εκτελείται με προσοχή για να αποφευχθούν οι πλευρικές αντιδράσεις που μπορεί να μειώσουν το μήκος και να προκαλέσουν διακλάδωση της πεπτιδικής αλυσίδας. Προς διευκόλυνση του σχηματισμού πεπτιδίου με ελάχιστες παρενέργειες, έχουν αναπτυχθεί χημικές ομάδες που συνδέονται με τις αντιδραστικές ομάδες αμινοξέων και μπλοκάρουν ή προστατεύουν, τη λειτουργική ομάδα από μη ειδική αντίδραση.
Τα καθαρισμένα, μεμονωμένα αμινοξέα χρησιμοποιούνται για να συνθέσουν τα πεπτίδια που αντιδρούν με αυτές τις προστατευτικές ομάδες πριν από τη σύνθεση, και στη συνέχεια οι ειδικές προστατευτικές ομάδες απομακρύνονται από το πρόσφατα προστιθέμενο αμινοξύ ακριβώς μετά από τη σύζευξη για να επιτραπεί στο επόμενο εισερχόμενο αμινοξύ να δεσμευτεί με την αναπτυσσόμενη πεπτιδική αλυσίδα στον κατάλληλο προσανατολισμό. Μόλις η πεπτιδική σύνθεση ολοκληρωθεί, όλες οι υπόλοιπες προστατευτικές ομάδες απομακρύνονται από τα νέα πεπτίδια.
Φυσικές Ιδιότητες Αμινοξέων
Τα αμινοξύ Ν-άκρα προστατεύονται με ομάδες που ονομάζονται «προσωρινές» προστατευτικές ομάδες, επειδή είναι σχετικά εύκολα να αφαιρεθούν για να επιτραπεί ο σχηματισμός του πεπτιδικού δεσμού. Δύο συχνές Ν- τερματικές προστατευτικές ομάδες είναι το τριτ- βουτοξυκαρβονύλιο (Boc) και το 9 – φθορενυλομεθοξυκαρβονύλιο (Fmoc), και κάθε ομάδα έχει διακριτά χαρακτηριστικά που καθορίζουν τη χρήση τους. Το BOC απαιτεί ένα μετρίως ισχυρό οξύ, όπως το τριφθοροοξικό οξύ (TFA), ενώ η Fmoc είναι μια βάση – προστατευτική ομάδα ασταθής. Η Fmoc πιο συχνά χρησιμοποιείται λόγω της υψηλότερης ποιότητας και της μεγαλύτερης απόδοσης, ενώ η Boc προτιμάται για πιο πολύπλοκη πεπτιδική σύνθεση.
Η χρήση μιας C- τερματικής προστατευτικής ομάδας εξαρτάται από τον τύπο της σύνθεσης πεπτιδίων που χρησιμοποιείται, ενώ η πεπτιδική σύνθεση υγρής φάσης απαιτεί προστασία του C- τελικού άκρου του πρώτου αμινοξέος (Ο- τερματικό αμινοξύ). Στην πεπτιδική σύνθεση στερεάς φάσης ένα στερεό υπόστρωμα (ρητίνη) δρα ως προστατευτική ομάδα για το C – τερματικό αμινοξύ που χρήζει προστασίας.
Οι πλευρικές αλυσίδες αμινοξέων αντιπροσωπεύουν ένα ευρύ φάσμα λειτουργικών ομάδων. Πολλές διαφορετικές προστατευτικές ομάδες απαιτούνται. Οι συγκεκριμένες προστατευτικές ομάδες χρησιμοποιούνται κατά τη σύνθεση ενός δεδομένου πεπτιδίου και ποικίλουν ανάλογα με την πεπτιδική αλληλουχία και το είδος της Ν -τερματικής προστασίας που χρησιμοποιείται. Οι προστατευτικές ομάδες πλευρικής αλυσίδας είναι γνωστές ως μόνιμες προστατευτικές ομάδες, επειδή μπορούν να αντέξουν τους πολλαπλούς κύκλους χημικής επεξεργασίας κατά τη φάση της σύνθεσης και απομακρύνονται μόνο κατά τη διάρκεια της θεραπείας με ισχυρά οξέα.
Λειτουργικές προστατευτικές ομάδες αμινοξέων
Πριν από την πεπτιδική σύνθεση, τα Ν- άκρα και οι πλευρικές αλυσίδες αμινοξέων είναι “προστατευμένα” με χημικές ομάδες που μπλοκάρουν την μη ειδική αντίδραση κατά τη διάρκεια της σύνθεσης. Το C- τελικό άκρο του C- τερματικού αμινοξέος του πεπτιδίου προστατεύεται και διευκολύνει την επέκταση πεπτιδίου στο σωστό προσανατολισμό. Η πράξη της αφαίρεσης προστατευτικών ομάδων, ειδικά κάτω από όξινες συνθήκες, οδηγεί στην παραγωγή κατιονικών προϊόντων που μπορούν να αλκυλιωθούν. Ως εκ τούτου, δεσμευτές όπως νερό, ανισόλη ή παράγωγα θειόλης μπορούν να προστίθενται σε περίσσεια κατά την διάρκεια του σταδίου αποπροστασίας για να αντιδράσουν με οποιοδήποτε από αυτά τα ελεύθερα αντιδραστικά είδη.
Σύζευξη Αμινοξέων
Η πεπτιδική σύζευξη απαιτεί την ενεργοποίηση του Ο-τερματικού καρβοξυλικού οξέος επί του εισερχόμενου αμινοξέος χρησιμοποιώντας καρβοδιϊμίδια, όπως δικυκλοεξυλκαρβοδιϊμίδιο (DCC) ή διισοπροπυλοκαρβοδιιμίδιο (DIC). Αυτά τα αντιδραστήρια σύζευξης αντιδρούν με την καρβοξυλική ομάδα για να σχηματίσουν μια εξαιρετικά αντιδραστική O- acylisourea που γρήγορα εκτοπίζεται από την αποπροστατευμένη πρωτοταγή αμινομάδα στο Ν- τελικό άκρο της αυξανόμενης αλυσίδας πεπτιδίου προς σχηματισμό του νέου πεπτιδικού δεσμού.
Συμπερασματικά η Ν-τερματική προστατευτική ομάδα στο C- τερματικό αμινοξύ του πεπτιδίου που θα συντεθεί πρώτα αποπροστατεύεται. Μετά την απομάκρυνση των μη δεσμευμένων προστατευτικών ομάδων, το επόμενο αμινοξύ ενεργοποιείται στο C- τερματικό άκρο με έναν παράγοντα σύζευξης ο οποίος διευκολύνει το σχηματισμό πεπτιδικού δεσμού μεταξύ του αποπροστατευμένου Ν-τελικού άκρου του πρώτου αμινοξέος και ενεργοποίησης του Ο- τελικού άκρου του εισερχόμενου αμινοξέος. Το νέο Ν- τελικό άκρο του αναπτυσσόμενου πεπτιδίου στη συνέχεια αποπροστατεύεται και συζεύγνυται με το επόμενο αμινοξύ.
Αυτός ο κύκλος της αποπροστασίας και σύζευξης επαναλαμβάνεται μέχρι να σχηματιστεί το πεπτίδιο πλήρους μήκους.
Διάσπαση πεπτιδίου
Μετά από διαδοχικούς κύκλους αποπροστασίας και σύζευξης αμινοξέων, όλες οι υπόλοιπες προστατευτικές ομάδες θα πρέπει να αφαιρεθούν από το νέο πεπτίδιο. Αυτές οι ομάδες διασπώνται με όξινη υδρόλυση, και η χημική ουσία που χρησιμοποιείται για τη διάσπαση εξαρτάται από το σύστημα προστασίας που χρησιμοποιείται. Τα ισχυρά οξέα όπως υδροφθόριο (HF), υδροβρώμιο (HBr) ή τριφθορομεθάνιο σουλφονικό οξύ (TFMSA), χρησιμοποιούνται για να διασπάσουν τις Boc και Bzl ομάδες, ενώ ένα σχετικά ηπιότερο οξύ, όπως το ΤΡΑ χρησιμοποιείται για να διασπάσει και τις Fmoc και tBut ομάδες. Όταν εκτελείται σωστά, η διάσπαση έχει ως αποτέλεσμα την απομάκρυνση της Ν -τερματικής προστατευτικής ομάδας του τελευταίου αμινοξέος.
Συμπερασματικά στη διάσπαση του πεπτιδίου μετά την σύνθεση οι υπόλοιπες Ν -τερματικές προστατευτικές ομάδες, όλες οι πλευρικής αλυσίδας προστατευτικές ομάδες και η Ο-τερματική προστατευτική ομάδα ή το στερεό υπόστρωμα απομακρύνονται με κατεργασία με ισχυρό οξύ μετά αφότου η σύνθεση του πεπτιδίου έχει ολοκληρωθεί.
Μέθοδοι πεπτιδικής σύνθεσης
Η πεπτιδική σύνθεση υγρής φάσης είναι η κλασική μέθοδος που χρησιμοποιείται. Αυτή η μέθοδος είναι αργή. Επιπλέον, αυτή η προσέγγιση απαιτεί μια άλλη χημική ομάδα για την προστασία του Ο- τελικού άκρου του πρώτου αμινοξέος. Ένα πλεονέκτημα της σύνθεσης υγρής φάσης, όμως, είναι ότι επειδή το προϊόν καθαρίζεται μετά από κάθε βήμα, οι πλευρικές αντιδράσεις ανιχνεύονται εύκολα. Επιπροσθέτως, ξεχωριστά πεπτίδια συντίθενται και στη συνέχεια συνδέονται μεταξύ τους για να δημιουργήσουν μεγαλύτερα πεπτίδια.
Μέχρι στιγμής, ωστόσο, η πεπτιδική σύνθεση στερεάς φάσεως είναι η πιο κοινή μέθοδος σύνθεσης πεπτιδίων, σήμερα. Αντί της C -τερματικής προστασίας με μια χημική ομάδα, το C- τελικό άκρο του πρώτου αμινοξέος συνδέεται με ένα ενεργοποιημένο στερεό υπόστρωμα, όπως πολυστυρένιο ή πολυακρυλαμίδιο.
Αυτό το είδος της προσέγγισης έχει μια διπλή λειτουργία: Η ρητίνη δρα ως Ο-τερματική προστατευτική ομάδα και παρέχει μία ταχεία μέθοδο για τον διαχωρισμό του προϊόντος (πεπτιδίου) από τα διάφορα μίγματα αντίδρασης κατά τη διάρκεια της σύνθεσης. Όπως και με πολλές διαφορετικές διαδικασίες βιολογικής παραγωγής, σύνθετα πεπτίδια έχουν αναπτυχθεί για την αυτοματοποίηση και την παραγωγή πεπτιδίων υψηλής απόδοσης.
Ο καθαρισμός του πεπτιδίου
Οι στρατηγικές καθαρισμού, συνήθως, βασίζονται σε ένα συνδυασμό των μεθόδων διαχωρισμού που εκμεταλλεύονται τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά των πεπτιδίων, συμπεριλαμβανομένου του μεγέθους, το φορτίου και της υδροφοβίας.
Τεχνικές καθαρισμού περιλαμβάνουν:
- χρωματογραφία αποκλεισμού μεγέθους
- χρωματογραφία ανταλλαγής ιόντων
- χρωματογραφία κατανομής
- υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης (HPLC)
- η χρωματογραφία αντίστροφης φάσης (RPC) είναι η πιο ευέλικτη και πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος καθαρισμού πεπτιδίων. Με τις παραδοσιακές μεθόδους της HPLC, η στατική φάση συλλαμβάνει πολικά, υδρόφιλα μόρια τα οποία στη συνέχεια εκλούονται διαφορικά με αύξηση της συγκέντρωσης των πολικών διαλυτών στην κινητή φάση. Στη RPC υδρόφοβα μόρια από υδατικά διαλύματα συλλαμβάνονται από τη στατική φάση με τη χρήση υδρόφοβων C4 , C8 ή C18 Ν – αλκυλο- συνδετών υδρογονάνθρακα, και ο χρόνος κατακράτησής τους είναι μία συνάρτηση της υδροφοβικότητας του μορίου. Για τον καθαρισμό του πεπτιδίου, η RPC διαχωρίζει τα πεπτίδια στόχου από ισομερή, αλληλουχίες διαγραφής, προϊόντα πεπτιδίου από πλευρικές αντιδράσεις ή πεπτίδια που έχουν υποβληθεί σε αντιδράσεις πλευρικής αλυσίδας.
Η Καθαρότητα πεπτιδίου μετράται ως ποσοστό του πεπτιδίου στόχου σε προσμείξεις που απορροφούν στο μήκος κύματος απορρόφησης του πεπτιδικού δεσμού (210 – 220nm), και διαφορετικά επίπεδα καθαρότητας είναι εμπορικώς διαθέσιμα με βάση την εφαρμογή στην οποία θα χρησιμοποιηθούν τα πεπτίδια:
> 95 %, > 80 %, > 70 %
Που μπορούν να εφαρμοσθούν τα υγρά πεπτίδια;
- Πρόληψη της πρόωρης γήρανσης
- Πρόληψη της αθηροσκλήρωσης, υπέρτασης
- Πρόληψη καρδιακής προσβολής και εγκεφαλικού επεισοδίου
- Αποκατάσταση και θεραπεία ασθενών μετά από εγκεφαλικό επεισόδι
- Φλεγμονώδεις και εκφυλιστικές ασθένειες του νευρικού συστήματος
- Κατάθλιψη, διαταραχή του λεμφικού συστήματος και του πεπτικού συστήματος, στασιμότητα της χοληδόχου κύστης και του ήπατος και συχνά κρυολογήματα.
- Διόρθωση ανωμαλιών του ανοσοποιητικού συστήματος
- Διέγερση της αναγέννησης οργάνων και ιστών
- Αρθρίτιδα
- Οστεοχόνδρωση της άρθρωσης
- Ρευματισμοί
- Κατάγματα
- Οστεοπόρωση
- Μεταβολικές διαταραχές
- Οζώδης και διάχυτη βρογχοκήλη
- Μη τοξική βρογχοκήλη
- Υπο και υπερθυρεοειδισμός
- Αυτοάνοση θυρεοειδίτιδα
- Θυρεοειδούς κύστεις
- Μαστίτιδα
- Χρόνια παγκρεατίτιδα
- Σακχαρώδης διαβήτης
- Διαταραγμένη ανοχή στη γλυκόζη
- Πρόληψη αγγειακών επιπλοκών του διαβήτη
- Παχυσαρκία
- Χολοκυστίτιδα
- Χρόνια δηλητηρίαση (αλκοόλ, φάρμακα, χημικές ουσίες)
- Χρόνια ηπατίτιδα οποιαδήποτε αιτιολογίας
- Κίρρωση του ήπατος
- Χρόνια προστατίτιδα
- Υπερπλασία του προστάτη
- Υπογονιμότητα
- Στυτική δυσλειτουργία
- Εμμηνόπαυση
- Μειωμένη λίμπιντο
- Ινομυώματα της μήτρας
- Μαστίτιδα
- Χρόνια πυελονεφρίτιδα
- Διάμεση νεφρίτιδα
- Σπειραματονεφρίτιδα
- Ουρολιθίαση
- Χρόνια νεφρική ανεπάρκεια
- Χρόνια βρογχίτιδα
- Εμφύσημα
- Αναπνευστικές αλλεργίες
- Βρογχικό άσθμα
- Δερματικές παθήσεις
- Δυσχρωμίες δέρματος
- Πρόληψη της θρόμβωσης
- Κιρσώδεις φλέβες
- Αιμορροΐδες
- Θρομβοφλεβίτιδα
- Έλκη
- Πεπτικές διαταραχές
- Γαστρίτιδα
- Γαστρικό έλκος και 12 δωδεκαδακτυλικό έλκος
- Πρόληψη των όγκων του πεπτικού συστήματος
- Αγγειοπάθεια αμφιβληστροειδούς σε υπέρταση και το διαβήτη
- Εκφύλιση του αμφιβληστροειδούς
- Ατροφία του οπτικού νεύρου
- Αρχικά στάδια γλαυκώματος και στον καταρράκτη
- Διαταραχές του υαλοειδούς σώματος
- Αρχικά στάδια της νευροαισθητήριας βαρηκοΐας
- Ωτίτιδα
- Βλάβη της τυμπανικής μεμβράνης
- Ακουστικό τραύμα, αμβλύ τραύμα
- Ημικρανία
- Στεφανιαία νόσος
- Καρδιακή ανεπάρκεια
- Μυοκαρδίτιδα
- Μυοκαρδιοδυστροφία
Διαβάστε, επίσης,
Τα πεπτίδια στη θεραπεία του καρκίνου
Θεραπεία με εκχύλισμα θύμου αδένα
Τρόποι για να τονώσετε το ανοσοποιητικό σας σύστημα
H θεραπεία του καρκίνου με αντινεοπλαστόνια
www.emedi.gr
