Peptiidid, valgud ja aminohapped: peamised erinevused

Aminohapped on molekulide põhilised koostisosad, millest moodustuvad peptiidid ja valgud. Peptiidid on aminohappejääkide ahelad, mis on ühendatud peamiselt peptiidsidemetega, valgud aga koosnevad ühest või mitmest polüpeptiidahelast, mille järjestus, struktuur, vastastikused mõjud, bioloogiline töötlemine ja funktsionaalne kontekst mõjutavad nende olemust. Kõik need rühmad on omavahel keemiliselt seotud, kuid neid mõisteid ei saa omavahel asendatavalt kasutada.

Erinevus vaba aminohappe ja peptiidi vahel on suhteliselt lihtne kindlaks teha: aminohapete ühendamine abil peptiidseoseid toob kaasa uue molekuli tekke, millel on kindel järjestus ja aatomite ühendusviis. Piir vahel erinevus peptiidi ja valgu vahel on palju vähem üheselt mõistetav.

Ahela pikkus on kasulik suunav kriteerium. Õppematerjalides või mõnes klassifikatsioonisüsteemis võib näiteks leida kokkulepitud piiri umbes 50 aminohappejäägi juures. Teaduskirjanduses ei kasutata aga ühtset universaalset piiri. Kümnest aminohappejäägist koosnevat ahelat on kirjeldatud kui minivalgu, struktuuriliselt korrastatud molekul, mis koosneb 29 jäägist, määratleti kui polüpeptiid, ning mõned valgud võivad esineda suures osas korrastamata olekus, selle asemel et võtta üht kindlat, tihedat struktuuri. [1] [2] [3]

Need näited illustreerivad olulist põhimõtet: Jada pikkus annab olulist teavet, kuid sellest üksi ei piisa iga aminohappeahela üheselt määratlemiseks.

Et paremini eristada peptiidid, polüpeptiidid ja valgud – tasub arvesse võtta mitut omadust korraga:

• aminohapete jääkide arv;
• nende järjestus;
• kas molekul on lineaarne, tsükliline, hargnev või mitmekettaline;
• kovalentsete sidemete mood;
• eksperimentaalselt kinnitatud struktuur;
• posttranslatsioonilised või keemilised modifikatsioonid;
• molekuli bioloogiline töötlemise viis;
• konkreetsele molekulile teaduskirjanduses kasutatav terminoloogia.

Selles artiklis selgitame, kuidas aminohapped, peptiidid, polipeptiidid ja valgud omavahel seonduvad, kuidas ahela pikkus mõjutab kasutatavat terminoloogiat, kuidas peptiidsidemed moodustavad ahelaid ning miks teadmine järjestused, molekulaarne struktuur ja eksperimentaalselt tõestatud omadused on informatiivsem kui kategooria nimi ise.

Milles erinevad aminohapped, peptiidid ja valgud?

Aminohapped on rakkude ehituskivid

Tüüpiline alfa-aminohape sisaldab keskset süsiniku aatomit, mis on seotud amiinirühmaga, karboksüülrühmaga, vesiniku aatomiga ja muutuva külgahelaga.

Just külgahel eristab üht aminohapet teisest.

Paljudes bioloogilistes keskkondades esinevad amino- ja karboksüülrühmad sageli laetud vormides. Seega on algkeemias kasutatav populaarne neutraalne struktuurivalem küll kasulik viis aminohappe kujutamiseks, kuid see ei pruugi kajastada selle domineerivat ioonilist olekut kõigis bioloogilistes tingimustes.

Üksikute aminohapete külgahelad erinevad muu hulgas järgmistes aspektides:

• suurusega;
• elektrilaenguga;
• polaarsusega;
• hüdrofoobsusega;
• võime moodustada vesiniksidemeid;
• ruumiliste omadustega;
• keemiline reaktsioonivõime.

Näiteks on glütsiinil külgahelana üks vesinikuaatom, mistõttu on see struktuurilt väiksem kui teised tavalised aminohapped. Tsüsteiin sisaldab aga külgahelat, milles on väävliatom, mis võib osaleda disulfiidsildade moodustumisel.

Muud aminohapped võivad sisaldada aromaatseid, happelisi, aluselisi, polaarseid või peamiselt mittepolaarseid külgahelaid.

Need erinevused aitavad mõista, miks ühe aminohappe asendamine teisega võib muuta peptiidi või valgu omadusi. Molekuli skelett võib endiselt olla ühendatud sama tüüpi peptiidsidemetega, kuid muutuvad keemilised omadused, mis tulenevad konkreetsete külgahelate olemasolust.

Aminohape võib esineda ja osaleda ainevahetuses ka sõltumata peptiidist või valgust.

Vabad aminohapped on eraldiseisvad molekulid.

Pärast liitumist peptiid- või valgu ahelaga määratletakse üksikuid üksusi täpsemalt kui aminohappejäägid.

Igapäevakeeles on arusaadav väide, et valk on „aminohapete ahel”. Struktuurkeemia seisukohast on aga täpsem mõiste „aminohappejääkide ahel”, kuna aminohappe lisamine ahelasse muudab selle keemilist konteksti.

Peptiidid sisaldavad aminohappeid, mis on ühendatud peptiidsidemetega

Tüüpilises peptiidistruktuuris on ühe jäägi karboksüülrühmast pärineva karbonüülrühma süsiniku aatom seotud järgmise jäägiga seotud lämmastiku aatomiga.

Seda kovalentset amiidsidet nimetatakse peptiidse sidemega.

Kahe jäägi ühendamine viib tekkeni dipeptiid.

Kolm ülejääki moodustavad tripeptiid.

Neli moodustavad tetrapeptiid, ning ahela edasine pikenemine viib üha pikemate peptiidide ja polüpeptiidide tekkeni, mis põhinevad samal üldisel keemilisel skelettil.

Tekkiv molekul on midagi enamat kui lihtsalt selle koostisosade kogum.

Segus, mis sisaldab eraldi glütsiini- ja alaniinimolekule, erineb keemiliselt dipeptiidist glütsüülalaniinid.

Ühendatud molekulil on:

• kindlaksmääratud jada;
• määratletud kovalentsed sidemed;
• teatavad lõpprühmad;
• oma molekulmass;
• võimalikud konformatsioonid;
• keemilised omadused, mis erinevad üksikute aminohapete omadustest.

Järjekorra pööramine toob kaasa alanüloglütsiinid.

Glytsüülalaniin ja alaniilglütsiin sisaldavad samu aminohappeid, kuid nende järjestus on erinev.

See lihtne näide illustreerib üht peptiidide keemia põhiprintsiipi:

Aminohapete koostis ei ole sama mis aminohapete järjestus.

Peptiidsidemetel on ka iseloomulikud struktuurilised omadused. Nende elektronkonfiguratsioon piirab pöörlemist süsinik-lämmastiku sideme ümber skelettis, samas kui naabersidemed tagavad suure osa ahela konformatsioonilisest elastsusest.

Eksperimentaalsed ja arvutuslikud uuringud näitavad, et peptiidirühm on ligikaudselt tasapinnaline, kuigi ideaalsest tasapinnalisusest võivad esineda väikesed kõrvalekalded. [4]

Valgud sisaldavad ühte või mitut polüpeptiidahelat

Valku mõistetakse tavaliselt kui bioloogilist makromolekuli, mis koosneb üks või mitu polüpeptiidahelat.

Neid ahelaid võivad moodustada:

• tihedad globulaarsed struktuurid;
• piklikud struktuurid;
• membraanidega seotud struktuurid;
• paindlikud piirkonnad;
• sisemiselt korrastamata piirkonnad;
• mitmest ahelast koosnevad kompleksid;
• erinevate konstruktsioonielementide kombinatsioonid.

Mõned valgud sisaldavad ka seotud süsivesikuid, lipiide, metallioone, prostetilisi rühmi, kovalentsseid modifikatsioone või muid nendega seotud komponente.

Seega annab konkreetse molekuli nimetamine valguks tavaliselt rohkem teavet kui pelgalt peptiidsidemete olemasolu mainimine.

See termin paigutab molekuli laiemasse struktuurilises ja bioloogilises kontekstis.

See ei tähenda aga, et igal valguks nimetataval molekulil peab olema:

• kindlaksmääratud miinimum pikkus;
• ühe püsivalt jäiga struktuuri;
• ainult üks polüpeptiidahel;
• ensüümi aktiivsus;
• üks kindel bioloogiline funktsioon.

Heaks näiteks on valk KISS1.

Teadlased kasutasid muu hulgas tuumamagnetresonantsi ja väikese nurga all toimuvat röntgenkiirguse hajumist, et iseloomustada KISS1-i kui sisemiselt korrastamata valku, mis on veidi pikem kui tüüpiline statistiline polümeerkimp. Selle klassifitseerimine valguks ei sõltu seega ühe tiheda ja püsiva struktuuri olemasolust. [3]

Aminohapped, peptiidid ja valgud – võrdlus

Tabel kajastab tavapäraseid erinevusi ega kehtesta ühtset formaalset piiri, mis kehtiks kõigi molekulide suhtes.

Näited lühikestest korrastatud molekulidest ja sisemiselt korrastamata valkudest näitavad, millal lihtsustatud määratlused vajavad täiendavat selgitust. [1] [2] [3]

Milline polümeer tekib aminohapetest?

Kui paljud aminohappejäägid ühendatakse korduva skelettiga, mis sisaldab peptiidsidemeid, tekib polüpeptiid.

Valgu võib koosneda ühest polüpeptiidahelast või mitmest ahelast, mis on ühendatud suuremaks struktuuriks.

Need mõisted rõhutavad seega veidi teistsuguseid omadusi:

polüpeptiid viitab eelkõige ahela keemilisele struktuurile;

valk tavaliselt kirjeldab see tervet bioloogilist molekuli või molekulaarkompleksi.

See eristus on kasulik teadusartiklite lugemisel.

Ühes töös võivad autorid kirjeldada polüpeptiidi sünteesi enne selle ruumilise struktuuri või bioloogilise aktiivsuse kindlaksmääramist. Teises võivad nad analüüsida valku, mis koosneb mitmest polüpeptiidahelast.

Ühelgi neist juhtudest ei tähenda see aminohapete põhilise keemilise koostise muutumist.

Uuringus, milles võrreldi bakteriaalset ekspressiooni peptiidide sünteesiga tahkes faasis, analüüsiti 20–40 aminohappest koosnevaid „polüpeptiidid ja minivalgud”. Kasutatud terminoloogia näitab, et need mõisted võivad osaliselt kattuda, sõltuvalt pikkusest, struktuurilistest omadustest ja teaduslikust kontekstist. [5]

Ahela pikkus ja klassifikatsioon

Mida tähendavad dipeptiid, tripeptiid, oligopeptiid ja polüpeptiid?

Dipeptiid sisaldab kahte aminohappejääki.

Tripeptiid sisaldab kolme.

Samamoodi sisaldavad tetrapeptiid ja pentapeptiid vastavalt nelja ja viit aminohapet.

Need nimetused võimaldavad jääkide arvu täpselt kindlaks määrata, kui need viitavad kogu analüüsitavale ahelale.

Oligopeptiid tähendab tavaliselt suhteliselt lühikest ahelat.

Polüpeptiid rõhutab paljude aminohappejääkide esinemist ühes ahelas ning seda kasutatakse sageli, kuigi mitte alati, pikemate järjestuste puhul.

Selliste mõistete nagu oligopeptiid, peptiid ja polipeptiid vahelised numbrilised piirid erinevad sõltuvalt erialast ja publikatsioonist.

Seetõttu on tegelik järjestus või autorite poolt esitatud jääkide arv usaldusväärsem kui eeldus, et kõik teadlased järgivad sama konventsiooni.

Tüüpilises hargnemata, lineaarses ahelas, mis sisaldab järelejäänud esineb:

n − 1 peptiidsidet skelettis.

Seega sisaldab tripeptiid kolme jääki, kuid kaks peptiidsidet.

Kümnest jäägist koosneval avatud ahelal on üheksa sellist sidet.

See seos kehtib ühe avatud ahela puhul.

N- ja C-otsa ühenduse kaudu suletud tsükliline peptiid omab lisaks veel ühte sidet, mis sulgeb peptiidiraami, mistõttu sisaldab see n jäägi korral n peptiidsidet peptiidiraamis.

Kõrvalketide vahel esinevaid sidemeid tuleb analüüsida eraldi.

Kas 50 aminohapet moodustavad piiri peptiidi ja valgu vahel?

Pikkus umbes 50 aminohappejääki seda kasutatakse mõnikord praktilise õppemeetodina, mis võimaldab eristada peptide valkudest.

See ei ole aga universaalne keemiline seadus.

Üleminek 50-lt 51-le aminohapele ei põhjusta mingit järsku keemilist muutust, mis muudaks peptiidi automaatselt valguks.

Erinevad teadusharud kasutavad neid mõisteid veidi erineval viisil, ning mõned molekulid on säilitanud ajalooliselt kasutusele võetud nimetused, mis ei vasta lihtsale arvulisele piirile.

Hea näide on CLN025.

CLN025 sisaldab vaid kümmet jääki, kuid sellest hoolimata on teadlased seda määratlenud kui minivalgu ja analüüsisid selle beeta-hairpin-struktuuri spektroskoopia ja molekulaarfüüsika abil. Lühike pikkus ei takistanud sellel uuritud tingimustes korrapärast konformatsiooni võtmist. [1]

See ei tähenda, et iga kümnest jäägist koosnevat peptiidi tuleks nimetada valguks.

See näitab aga, miks liiga kategoorilised väited, nagu näiteks:

„Iga valk sisaldab üle 50 aminohappe”

või

„Iga ahel, mis on lühem kui 50 aminohapet, on korrastamata peptiid”

on liiga lihtsustatud.

Täpsem lähenemisviis on käsitleda jääkide arvu ühe osana mitmest molekuli kirjeldavast omadusest.

Lühikest peptiidi võib nimetada ka polipeptiidiks

Teine hea näide on kalata B1.

Esialgses struktuuriuuringus kirjeldati seda 29-jäägist taimset molekuli kui polüpeptiid, kinnitati selle tsükliline raamistik ja uuriti selle kolmemõõtmelist struktuuri. [2]

Seega ühendab see:

• suhteliselt lühike jada;
• luustiku tsükliline struktuur;
• täiendavad kovalentsed piirangud;
• korralik ruumiline struktuur.

Seega ei pea termin „polüpeptiid” tingimata tähendama väga suurt molekuli.

Sõltuvalt kontekstist võib see lihtsalt rõhutada, et analüüsitav molekul on aminohappejääkide ahel.

Seetõttu tasub teaduskirjanduse tõlgendamisel kontrollida tegelikku järjestust, jääkide arvu, molekulaarstruktuuri ja eksperimentaalseid tulemusi, selle asemel et omistada täiendavat tähendust ainult kasutatud nimetusele.

Jääkide arv ja molekulmass on kaks erinevat mõõtühikut

Jääkide arv määrab, kui palju aminohappeühikuid on molekulis.

Molekulmass kirjeldab aga kogu molekuli massi molekulaarsel tasandil.

Need väärtused on omavahel seotud, kuid ei ole samaväärsed.

Erinevatel aminohappejääkidel on erinev mass. Seega võivad kaks ahelat, mis sisaldavad sama arvu jääke, omada erinevat molekulmass, kui nende järjestus on erinev.

Ka keemilised muudatused võivad mõjutada massi.

Süsivesiku, lipiidi, fosfaadirühma, lõppmodifikatsiooni või mõne muu komponendi lisamine võib suurendada molekuli massi, ilma et selle skeleti aminohapete arv suureneks.

Valgu võib lisaks koosneda mitmest ahelast.

Seega võib kogu valgu jääkide koguarv erineda iga üksiku ahela pikkusest.

Täpne teaduslik kirjeldus peaks täpsustama, kas esitatud väärtus puudutab:

• ühe ahela pikkus;
• kompleksis olevate jääkide koguarv;
• ühe ahela molekulmass;
• kogu molekulaarkompleksi mass.

Ükski neist parameetritest ei määra iseenesest molekuli bioloogilist aktiivsust ega deklareeritud toime kohta esitatud tõendite kvaliteeti.

Tuleb arvutada analüüsitava aine tegelik molekulvorm

Prekursorit ja selle töötlemisel saadud tooteid ei tohiks automaatselt käsitada ühe ja sama molekulaarse järjestusena.

Näiteks proinsuliin muundub vaheühendite kaudu insuliiniks ja C-peptiidiks.

Proinsuliini lagunemissaaduste analüütiline ülevaade näitab, miks nende vormide eristamine on oluline mõõtmistulemuste tõlgendamisel. [6]

Insuliini eritavate granulaatides leiduva ensüümi uuringud näitasid lisaks, et kasutatud testis eemaldati proinsuliinist pärinevatest substraatidest selektiivselt aluselised jäägid, ilma et küpset insuliini oleks edasi lagundatud. [7]

Tegemist oli biokeemilise töötlemise eksperimendiga, mitte tõendiga selle kohta, et kõik peptiidid järgivad sama lõhustumisskeemi.

Kui väljaandes on esitatud peptiidi pikkus, mass, kontsentratsioon või aktiivsus, tasub seega kindlaks teha, kas uuritud väärtus puudutab:

• eelkäija;
• vahevorm;
• küpsenud peptiid;
• lõhustumise tulemusel tekkinud fragment;
• ühe ahela molekulist, mis koosneb mitmest ahelast;
• terve molekulaarne kompleks.

Ilma sellise eristamiseta võivad kaks teaduslikult korrektset kirjeldust näiliselt üksteisele vastu rääkida, kuigi tegelikult viitavad need sama või seotud molekuli erinevatele vormidele.

Struktuur, kortsumine ja bioloogiline funktsioon

Esmane struktuur: kõik algab järjestusest

Esmane struktuur tähendab aminohapete järjestust ning täielikumas keemilises kirjelduses ka olulisi kovalentseid sidemeid.

Jääkide tüüp ja järjestus määravad, millised külgahelad on kättesaadavad ja millistes kohtades skelettis need asuvad.

Seega ei saa järjestust samastada koostisega.

Kaks ahelat võivad sisaldada täpselt samu aminohappeid ja samas koguses, kuid need võivad olla paigutatud erinevas järjekorras.

Järjekorra muutmine võib mõjutada muu hulgas järgmist:

• lasti paigutus;
• hüdrofoobsete piirkondade paigutus;
• kohalik paindlikkus;
• võimalikud vesiniksidemed;
• kalduvus moodustada teatud teisejärgulisi struktuure;
• tuvastamine teiste molekulide poolt;
• bioloogiline aktiivsus.

Seega sisaldab täielik järjestus märksa rohkem teavet kui lihtsalt molekulis leiduvate aminohapete nimekiri.

Järjekorra muutused võivad mõjutada ka molekuli seondumise ja bioloogilise reaktsiooni vahelist seost.

Uuringus, mis käsitles taimset signaalpeptiidi süsteemid On näidatud, et järjestuse erinevad piirkonnad osalesid retseptori sidumises ja aktiveerimises erineval viisil. Tervikmolekul ja selle lühemad fragmendid ei olnud funktsionaalselt samaväärsed. [8]

Teise-, kolmanda- ja neljanda järgu struktuur

Teisene struktuur kirjeldab korduvaid skeleti paigutusi, nagu alfa-heelikud ja beeta-lehed.

Nende tekkimist soodustavad muu hulgas korrapärased vesiniksidemete paigutused molekuli skelettis.

Need ei teki siiski esmase struktuuri eest vastutavate peptiidsidemete asendamise teel.

Kolmanda järgu struktuur kirjeldab ühe polüpeptiidahela laiemat, kolmemõõtmelist struktuuri.

Neljanda järgu struktuur viitab mitme polüpeptiidahela paigutusele suuremas molekulaarkompleksis.

Seega ei pea ühest ahelast koosnev valk tingimata omama neljanda järgu struktuuri.

Samamoodi ei pea lühike peptiid ilmutama kõiki struktuurilise organiseerituse tasemeid, et omada teatud bioloogilisi omadusi.

Molekulaarstruktuuri kujunemisele võivad kaasa aidata muu hulgas:

• vesiniksidemed;
• elektrostaatilised mõjud;
• van der Waalsi jõud;
• hüdrofoobne toime;
• aroomid;
• metallioonide koordineeritus teatud molekulides;
• kovalentsed ristlülid, nagu näiteks disulfiidsillad.

Disulfiidsillad, kui neid esineb, ühendavad tsüsteiini jääkidest pärinevaid väävliatomeid.

Need erinevad keemiliselt ahela skeletti moodustavatest peptiidsidemetest.

Sünteetilised uuringud veiste pankrease trüpsiini inhibiitor (BPTI) näitavad hästi erinevust ahela moodustamise ja selle õigesti kortsunud ning aktiivse vormi saavutamise vahel.

Teadlased sünteesid keemiliselt lineaarset järjestust ning viisid seejärel läbi oksüdeerimis- ja kokkukerimise protsessi, saades tulemuseks materjali, mis vastas kirjeldatud struktuurilistes ja funktsionaalsetes analüüsides looduslikule valgule. [9]

Kas peptiididel võib olla stabiilne kolmemõõtmeline struktuur?

Jah.

Lühike ahel ei pruugi automaatselt tähendada, et molekulil puudub korrapärane struktuur.

CLN025 moodustas uuritud keskkondades beeta-hairpin-struktuuri, samas kui tsükliline kalat B1 näitas korrapärast struktuuri hoolimata sellest, et selles oli vaid 29 aminohapet. [1] [2]

Need on siiski konkreetsete molekulide kohta tehtud tähelepanekud.

See ei tähenda, et iga lühike peptiid moodustaks võrdselt stabiilse struktuuri.

See, kas konkreetne peptiid võtab korrapärase konformatsiooni, sõltub muu hulgas järgmistest teguritest:

• järjestus;
• jääkide vahelised vastastikmõjud;
• tsüklilisusest tulenevad piirangud;
• disulfiidsillad;
• lahusti;
• temperatuurid;
• kontsentratsioonid;
• siduvate partnerite olemasolu;
• keemilised muudatused.

Eriti oluline võib olla keskkond.

Sünteetilises uuringus neuropeptiid Y, mis sisaldas 36 jääki, analüüsiti selle konformatsiooni peamiselt trifluoroetanooli sisaldavas lahustisegus. C-otsa lähedal täheldati spiraalset piirkonda, samas kui N-otsa osa ei näidanud võrreldavalt korrapärast struktuuri. [10]

Sellises keskkonnas tehtud vaatlust ei tohiks esitada tõendina selle kohta, et peptiid võtab kõigis bioloogilistes tingimustes täpselt sama struktuuri.

Seetõttu tuleb struktuuriuuringute tulemuste tõlgendamisel pöörata tähelepanu katsetingimustele.

Väide:

„Peptiid moodustas uuritud tingimustes helixi”

on teaduslikult täpsem kui:

„Peptiidil on alati spiraalstruktuur”.

Kas kõik valkudel on üks ja sama struktuur?

Ei.

Paljud valgud sisaldavad stabiilselt kortsunud domeene, kuid teistel on ulatuslikud sisemiselt korrastamata piirkonnad, ning mõned neist võivad olla suures osas korrastamata.

Sellised molekulid esinevad dünaamiliste rühmadena, millel on erinevad konformatsioonid, selle asemel et püsida kogu aeg ühes jäigas kolmemõõtmelises struktuuris.

KISS1-uuringud on sellise olukorra otsene näide.

Mitme eksperimentaalse meetodi abil saadud tulemused kinnitasid selle sisemiselt korrastamata olemust. [3]

See näitab lihtsustatud haridusmudeli piiratust, milles iga valku kujutatakse tiheda ja liikumatu molekulina.

See ei tähenda aga, et sisemiselt korrastamata valk ei võiks omada struktuuri, spetsiifilisi interaktsioone või bioloogilist tähtsust.

Sisemist korratust tuleb samuti eristada denatureerimine.

See võib olla antud järjestuse loomulik omadus teatud tingimustes.

Denaturatsioon tähendab aga molekuli olemasoleva struktuurilise korralduse häirimist.

Ükski neist nähtustest ei tähenda iseenesest peptiidsidemete hüdrolüüsi ega molekuli lagunemist vabadeks aminohapeteks.

Funktsioon sõltub konkreetsest molekulist

Aminohapped, peptiidid ja valgud osalevad paljudes omavahel kattuvates bioloogilistes protsessides, kuid kuuluvus ühte neist kategooriatest ei tähenda, et need toimiksid ühiselt.

Signaalpeptiid, rakusisene tripeptiid, ensüüm ja struktuurvalk võivad koosneda aminohappejääkidest, kuid täita samal ajal täiesti erinevaid funktsioone.

Näiteks analüüsiti inimestel läbi viidud füsioloogilises uuringus GLP-1(7–36) inkretiinina ja mõõdeti seitsme vabatahtliku puhul infusiooni ajal tekkinud reaktsioone. [11]

Uuring käsitles kindlat signaalmolekuli ja konkreetset katsemenetlust.

Sellest ei saa järeldada, et teised peptiidid põhjustavad samasuguseid mõjusid insuliini eritumisele.

Teine näide on glutatioon.

Tegemist on tripeptiidiga, mis osaleb rakkude redoksiprotsessides. Ühes uuringus kasutati isotoopmärgistatud vett, et hinnata glutatiooni sünteesi küülikutel, näidates, et isegi väga väikest peptiidi saab uurida kui metaboolselt reguleeritavat molekuli. [12]

Tegemist oli biosünteesi uuringuga, mitte inimestel läbi viidud toidulisandite uuringuga.

Teaduslikust seisukohast on õige küsimus seega järgmine:

Mida see konkreetne molekul või järjestus teeb, millistes tingimustes ja milliste tõendite alusel?

Mõisted „peptiid” ja „valk” aitavad kirjeldada molekulaarset olemust.

Need ei määratle ühtset bioloogilist funktsiooni.

Ahela katkemine võib muuta selle olemust ja aktiivsust

Hüdrolüüs põhjustab peptiidsidemete lõhustumist.

Üksik lõhustumine võib viia lühemate peptiidahelate tekkeni, samas kui piisavalt ulatuslik hüdrolüüs võib lõpuks vabastada üksikuid aminohappeid.

Pika ahela ühe lõikamise tagajärjel ei vabaneks tavaliselt kohe kõik selle osad.

Molekulide bioloogiline töötlemine võib kasutada selektiivset lõhustamist muu hulgas järgmistel eesmärkidel:

• prekursorite aktiveerimine;
• signaalijadade eemaldamine;
• funktsionaalsete piirkondade eraldamine;
• küpsete peptiidide süntees;
• tegevuse lõpetamine;
• erinevate bioloogiliste funktsioonidega molekulide tekkimine.

Systemiini uuring näitab, miks ei tohiks eeldada, et fragment säilitab automaatselt emamolekuli aktiivsuse.

N-otsa piirkond osales retseptori sidumisel, samas kui C-otsa piirkond oli vajalik selle aktiveerimiseks. Uuritud fragmendid ei käitunud lihtsalt täismõõdulise signaalmolekuli lühemate versioonidena. [8]

Seede on järgmine protsess, mille käigus muutub molekuli struktuur.

Inimestel läbi viidud uuringus avastati veres teatavaid kollageenist pärinevaid peptideid pärast želatiini hüdrolüsaatide tarbimist. [13]

Seda kinnitab konkreetsete fragmentide esinemine käesoleva uuringu tingimustes.

See ei tähenda aga, et:

• iga toidust pärinev peptiid imendub muutmata kujul;
• iga peptiidifragment läbib seedimisprotsessi;
• kõik valgu hüdrolüsaadid käituvad ühtmoodi;
• Juba peptiidifragmendi avastamine ise kinnitab teatavat tervisele kasulikku mõju.

Miks ei ole peptiidi ja valgu vaheline piir selge?

Erinevad terminid vastavad erinevatele küsimustele

Mõisted „peptiid”, „polipeptiid” ja „valk” kattuvad osaliselt, kuna need rõhutavad sageli molekuli erinevaid omadusi.

Peptiid viitab enamasti suhteliselt lühikesele ahelale.

Polüpeptiid rõhutab aminohappeahela keemilist olemust.

Valgud tavaliselt viitab see kindlale bioloogilisele molekulile, molekulaarkompleksile või üksusele, millel on kindlaksmääratud struktuuriline ja funktsionaalne kontekst.

Kuna need mõisted vastavad veidi erinevatele kirjeldavatele küsimustele, võivad nende tähendused osaliselt kattuda.

See ei tähenda aga, et kõik erinevused kaovad.

Vaba aminohape on keemiliselt teistsugune molekul kui selle ahel.

Kaksest jäägist koosnev dipeptiid on märkimisväärselt väiksem ja struktuurilt lihtsam kui suur, mitmest ahelast koosnev valkkompleks.

Ebakindlus tekib eelkõige siis, kui üritatakse kehtestada üks universaalne numbriline piir mis eraldab kõik peptiidid kõigist valkudest.

Teaduslikud näited, mis illustreerivad lihtsate reeglite piiranguid

Need näited pärinevad struktuurilistest, sünteetilistest ja biokeemilistest uuringutest, mitte aga ühtset ametlikku klassifitseerimiskünnist kehtestavast väljaandest.

Nende tähtsus seisneb eelkõige selles, et need toovad esile liiga lihtsustatud määratluste piirangud. [1] [2] [3] [7] [9]

Looduslik või sünteetiline päritolu ei ole klassifitseerimisel otsustav tegur

Peptiidi ei määratleta selle järgi, et see on valmistatud laboris.

Samamoodi ei määratleta valku selle põhjal, et see on eraldatud elusorganismist.

Rakud sünteesivad looduslikult peptideid ja valke, samas kui teadlased saavad mitmesuguseid aminohappeahelaid järgmiste meetodite abil:

• keemiline süntees;
• rekombinantne ekspressioon;
• rakuväline süntees;
• muud kontrollitavad tootmissüsteemid.

Uuring, milles võrreldi bakteriaalset ekspressiooni ja tahkes faasis toimuvat sünteesi 20–40 aminohapet sisaldavate järjestuste puhul, näitas, et tootmismeetodi valik sõltub muu hulgas konkreetsest järjestusest ja uurimisnõuetest. [5]

Molekul ei kuulu teise keemilisse kategooriasse pelgalt sellepärast, et on muudetud selle tootmisviisi.

Samamoodi näitavad sünteetilise BPTI uuringud, et keemiline süntees võib viia valguks klassifitseeritava molekuli saamiseni. [9]

Mõiste ise sünteetiline See ei kinnita täielikku molekulaarset samaväärsust, kuid sünteetiline päritolu ei välista samuti selle klassifitseerimist valguks.

Kuidas molekuli täpselt kirjeldada?

Kasulik teaduslik kirjeldus peaks sisaldama molekuli nime ning vajaduse korral ka järgmist:

• aminohapete järjestus;
• jääkide arv;
• molekulmass;
• teave selle kohta, kas struktuur on lineaarne või tsükliline;
• ahelate arv;
• olulised kovalentsed ristlülid;
• keemilised või potranslatsioonilised modifikatsioonid;
• eksperimentaalselt tõestatud struktuurilised omadused;
• tõestatud bioloogiline funktsioon.

Näiteks väljend:

„kümne aminohappega peptiid, mida uuritakse beetahairpini struktuuriga minivalguna”

annab palju rohkem teavet kui vaidlus selle üle, kas molekul peab kuuluma ainult peptiidide või valkude kategooriasse.

Samamoodi ka väljend:

„sisemiselt korrastamata valk”

on teaduslikult korrektne kirjeldus, mitte vasturääkivus. [1] [3]

Sellel eristamisel on eriti oluline tähtsus bioloogilist toimet käsitlevate väidete tõlgendamisel.

Ühe peptiidi kohta käivaid tõendeid ei saa automaatselt üle kanda teisele ainult seetõttu, et mõlemad molekulid on lühikesed aminohappejääkide ahelad.

Klassifikatsioon näitab meile, millise tüüpi molekuliga on tegemist. Selleks, et kindlaks teha, mida konkreetne molekul täpselt teeb, on vaja aga uuringuid just selle järjestuse ja molekulaarvormi kohta.

Korduma kippuvad küsimused

1. Kas kõik peptiidid on valgud?

Ei. Peptiididel ja valkudel on ühine keemiline alus – aminohapete ahelad –, kuid mitte iga peptiidi ei liigitata valguks. Lühikesi ahelaid nimetatakse tavaliselt peptiidideks, samas kui termin „valk” hõlmab ka bioloogilist, struktuurilist ja ajaloolist konteksti. CLN025 näitab, miks on raske kindlaks määrata täpset piiri: teadlased on kirjeldanud seda kümnest jäägist koosnevat järjestust kui minivalgu, millel on korrastatud beeta-juukseklambri struktuur. See ei tähenda aga, et iga lühike peptiid oleks valk. See näitab vaid, et mõisted kattuvad osaliselt ja ükski ainesosade arv eraldi ei lahenda kõiki klassifitseerimisjuhtumeid. [1]

2. Kas peptiidid on sama asi kui aminohapped?

Ei. Aminohapped on üksikud molekulid, samas kui peptiidid sisaldavad aminohappejääke, mis on ühendatud peptiidsidemetega. Aminohapete ühendamine viib molekuli tekkeni, millel on oma järjestus, ahela otsad, kovalentsed sidemed ja keemilised omadused. Seega ei ole tegemist pelgalt algsete aminohapete seguga. Süsteemiini uuringud näitavad kindla järjestuse tähtsust: ühendatud peptiidi erinevad osad osalesid retseptori sidumisel ja aktiveerimisel erinevalt. Tulemused puudutavad konkreetset taimede süsteemi, kuid illustreerivad hästi üldist põhimõtet, et peptiidi identiteet sõltub selle ühendatud molekulaarstruktuurist. [8]

3. Milline polümeer tekib aminohapetest?

Ahelat, mis on tekkinud aminohapete jääkide ühendamisel peptiidsidemetega, nimetatakse polüpeptiid. Üks või mitu polüpeptiidahelat võivad moodustada valgu, kuigi termin „polüpeptiid” ise ei viita konkreetsele ruumilisele struktuurile ega bioloogilisele funktsioonile. Kirjanduses on seda terminit kasutatud ka suhteliselt lühikeste, 20–40 jääki sisaldavate järjestuste puhul. Kõige täpsem üldine vastus on seega „polüpeptiid”, samas kui terminit „valk” kasutatakse siis, kui see vastab antud molekuli või kompleksi laiemale bioloogilisele identiteedile. [5]

4. Mille poolest erineb aminohape ülejäänud aminohapetest?

Aminohape on üksik molekul, mis moodustab ehituskivi, samas kui aminohappe jääk on selle vastav üksus pärast liitumist peptiid- või valgu ahelaga. Erinevus tuleneb selle ühiku osalusest skeleti sidemetes ja selle kindlast asendist järjestuses. Peptiidide struktuuriuuringutes räägitakse sageli üksikute jääkide asenditest, kuna need mõjutavad lokaalset geomeetriat ja molekulaarseid vastasmõjusid. Kõnekeeles on väljend „valkudes leiduvad aminohapped” arusaadav, kuid termin „aminohappejääk” on valmis ahela puhul keemiliselt täpsem. [4]

5. Kas polüpeptiid on alati valk?

Ei. Polüpeptiid tähistab eelkõige aminohappeahelat ega pruugi automaatselt tähendada, et molekul liigitatakse valguks. Seda terminit kasutatakse suhteliselt lühikeste molekulide uurimisel, nagu näiteks 29 aminohapest koosnev kalata B1, aga ka 20–40 aminohapet sisaldavate järjestustega seotud uurimistöödes. Mõiste kasutamine sõltub valdkonnast, mistõttu sõna „polipeptiid” ise ei määratle kindlat pikkust, kinnitatud struktuuri ega bioloogilist funktsiooni. Parim on käsitleda seda kui ahela keemilise olemuse kirjeldust ning määratleda ülejäänud omadused konkreetse molekuli uuringute põhjal. [2] [5]

6. Kui palju aminohappeid peab valk sisaldama?

Ei ole olemas ühtki minimaalset jääkide arvu, mis sobiks kõigile juhtudele. Pikkusel põhinevad konventsioonid on kasulikud hariduses ja klassifitseerimisel, kuid on ka tunnustatud erandeid. Näiteks sisaldab CLN025 kümmet aminohapet, kuid seda on siiski uuritud kui korrastatud minivalku, millel on beeta-juukseklambri struktuur. See ei tähenda, et lühikeste peptiidide ja suuremate valkude praktiline eristamine oleks väärtusetu. See näitab vaid, et on parem esitada aminohapete tegelik arv, selle asemel et kehtestada üks künnis universaalseks nimetamispõhimõtteks. [1]

7. Kas 50 aminohappe piirang on range teaduslik reegel?

Ei. Piir umbes 50 aminohappejäägi juures on praktiline kokkulepe, mida kasutatakse teatud kontekstides, mitte aga universaalne keemiline seadus. Peptiidsidemete keemia ei muutu järsult hetkel, mil aminohappejääkide arv tõuseb 50-lt 51-le. Uuringud, milles lühikesi ahelaid kirjeldatakse minivalkudena või polüpeptiididena, näitavad, et terminoloogia võib sõltuda ka struktuurist, bioloogilisest kontekstist ja teadustraditsioonidest. Erinevad valdkonnad võivad kasutada erinevaid operatiivseid definitsioone, mistõttu numbrilist künnist tuleks käsitada konventsioonina, mitte absoluutse reeglina. [1] [5]

8. Kas lühike peptiid võib moodustada stabiilse struktuuri?

Jah. Mõned lühikesed peptiidid võivad sobivates tingimustes võtta korrapärase struktuuri. CLN025-i uuriti kümnejäätmelise beeta-juukseklambri struktuurina, samas kui tsükliline kalata B1 näitas korrapärast struktuuri hoolimata sellest, et selles oli vaid 29 aminohapet. Need tulemused näitavad konkreetsete järjestuste võimalusi, mitte kõigi lühikeste peptiidide omadusi. Kokkuvoldumine sõltub muu hulgas järjestusest, molekulaarsetest piirangutest, lahustist, temperatuurist, kontsentratsioonist ja modifikatsioonidest. Seetõttu tuleb struktuurilist stabiilsust hinnata konkreetse molekuli ja eksperimentaalse keskkonna kontekstis. [1] [2]

9. Kas kõik valkudel on püsiv kolmemõõtmeline kuju?

Ei. Mõned valgud või nende piirkonnad on sisemiselt korrastamata ja esinevad dünaamiliste kompleksidena, millel on erinevad konformatsioonid, mitte ühe püsiva, kompaktse struktuurina. KISS1-i uuringud on just sellist olukorda kinnitanud. See ei tähenda, et kõik valgud oleksid korrastamata ega et korrastamatus oleks võrdne kahjustusega. Valgude struktuur hõlmab spektrit stabiilsetest kortsus domeenidest kuni elastseteni ja dünaamiliste konformatsioonikompleksideni. Õige kirjeldus sõltub konkreetsest molekulist ja eksperimentaalsetest tingimustest. [3]

10. Kas kaks sama pikkusega peptiidi võivad toimida erinevalt?

Jah. Sama arv jääke ei tähenda sama järjestust, struktuuri, keemilist koostist ega bioloogilist aktiivsust. Külgahelade tüüp ja aminohapete järjestus mõjutavad molekulaarseid vastasmõjusid. Systemiini uuringud on näidanud, et järjestuse erinevad fragmendid osalesid retseptori sidumises ja aktiveerimises erinevalt. See ei ole kõigi sama pikkusega võimalike peptiidide võrdlus, kuid näitab, miks ainuüksi aminohapete arvu põhjal ei ole võimalik funktsiooni ennustada. Kahe peptiidi võrdlemisel tuleb analüüsida nende järjestust, struktuuri ja otseseid eksperimentaalseid andmeid. [8]

11. Kas raskem molekul sisaldab alati rohkem aminohappeid?

Ei. Molekulmass sõltub aminohapete jääkide arvust ja liigist ning lisandunud keemiliste rühmade olemasolust. Kaks peptiidi, mis sisaldavad sama arvu jääke, võivad omada erinevat massi, kuna üksikud aminohapped erinevad massilt. Keemilised modifikatsioonid võivad massi veelgi suurendada, ilma et skeleti jääkide arvu suurendataks. Seega kirjeldavad aminohappejääkide arv ja molekulmass erinevaid omadusi ning kumbki neist ei määra üksi universaalset piiri peptiidi ja valgu vahel.

12. Kas iga valk koosneb ainult ühest ahelast?

Ei. Valgud võivad sisaldada ühte või mitut omavahel seotud polüpeptiidahelat. Seega on ühe ahela pikkus ja tervikliku valgu koostis kaks eraldi andmet. Hea näide bioloogilisest töötlemisest on insuliin: selle küps vorm sisaldab kahte disulfiidsildadega ühendatud ahelat, mis tekivad proinsuliini töötlemise ja C-peptiidi eemaldamise tulemusel. Konversioonisaaduste uuringutes eristatakse neid vorme, selle asemel et käsitleda eellast ja küpset hormooni identsete molekulidena. Jääkide arvu esitamisel tuleb seega täpsustada, kas see kehtib ühe ahela, kõigi ahelate, eellase või küpse vormi kohta. [6] [7]

13. Kas peptiidid ja valgud täidavad samu funktsioone?

Need võivad olla seotud sarnaste bioloogia valdkondadega, kuid konkreetsed molekulid täidavad erinevaid funktsioone. GLP-1 uuringutes analüüsiti konkreetset peptiidi inkretiinilise aktiivsuse seisukohast inimestel, samas kui glutatiooni uuringud käsitlesid tripeptiidi sünteesi, mis osaleb rakkude redoksiprotsessides. See ei tähenda, et kõik peptiidid avaldaksid mõnda neist toimetest, samamoodi nagu kõigil valkudel ei ole ühtegi ühist funktsiooni. Teaduslikult põhjendatud võrdlus peaks käsitlema konkreetseid molekule, nende järjestusi ja eksperimentaalselt kinnitatud omadusi. [11] [12]

14. Kas peptiidifragment säilitab lähteainemolekuli funktsiooni?

Mitte tingimata. Lõhustumine võib eemaldada sidumise eest vastutava piirkonna, aktiveerimiseks vajaliku piirkonna, paljastada uue fragmendi või viia täiesti teistsuguse bioloogilise funktsiooniga saaduse tekkeni. Systemiini uuringus ei taastanud fragmendid lihtsalt kogu molekuli puhul täheldatud retseptori sidumise ja aktiveerimisega seotud omaduste täielikku kombinatsiooni. Tulemus sõltub konkreetsest järjestusest ja seda ei saa automaatselt üle kanda kõikidele lõhustumissaadustele. Fragmenti tuleb käsitleda eraldiseisva molekulaarvormina, mis nõuab oma struktuuri ja aktiivsuse andmeid. [8]

15. Kas denaturatsioon muudab valgu aminohapeteks?

Ei. Denaturatsioon häirib valgu struktuurilise organiseerituse kõrgemate tasandite toimimist, kuid selle olemusest tulenevalt ei nõua see valgu peptiidskeleti katkemist. Lühemate peptiidide või vabade aminohapete tekkimine eeldab peptiidsidemete hüdrolüüsi, st teist keemilist protsessi. Ka struktuuriline korrastamatus ei pruugi tähendada lagunemist, mille näiteks on terviklik, kuid sisemiselt korrastamata valk KISS1. Väga agressiivsetes tingimustes võivad denaturatsioon ja keemiline lagunemine toimuda samaaegselt, kuid need on siiski eraldiseisvad protsessid: voldide kadumine ei ole sama mis kovalentse ahela katkemine. [3]

16. Kas sünteetiline molekul võib ikkagi olla valk?

Jah. Keemiline süntees ei välista molekuli klassifitseerimist valguks. Teadlased sünteesid keemiliselt veise pankrease trüpsiini inhibiitorit ning pärast asjakohast oksüdeerimist ja kokkupakkimist said nad materjali, mis vastas looduslikule valgule kirjeldatud analüütilistes ja funktsionaalsetes võrdlustes, sealhulgas inhibeeriva aktiivsuse osas. Tulemus sõltus järjestuse õigest ülesehitusest, ruumilisest struktuurist ja omadustest ning ei tähenda, et iga sünteetiline polüpeptiid võtaks automaatselt õige struktuuri. Klassifikatsiooni määrab molekulaarne identiteet ja kontekst, samas kui tootmisviis on eraldiseisev tunnus. [9]

17. Kas toiduvalkud, valkude hüdrolüsaadid ja vabad aminohapped on üks ja sama asi?

Ei. Toiduvalkud on suuremad ühendatud molekulid, valkude hüdrolüsaadid sisaldavad lagundamisproduktide segu, samas kui vabad aminohapped on üksikud molekulid. Seega on nende koostis ja molekulaarsed vormid erinevad. Inimestel läbi viidud uuringus tuvastati veres teatavaid kollageenist pärinevaid peptideid pärast želatiini hüdrolüsaatide tarbimist, mis näitab, et seedimise ja imendumise protsessis võivad esineda identifitseeritavad peptiidifragmendid. Uuring ei kinnitanud siiski kõigi peptiidide universaalset imendumist muutumatus vormis ega kõigi valktoodete võrdväärset toimet. [13]

18. Mis vahe on peptiidil ja polipeptiidil?

Mõlemad terminid kirjeldavad peptiidsidemetega ühendatud aminohapete ahelaid. Mõistet „peptiid” kasutatakse sageli suhteliselt lühikeste ahelate puhul, samas kui „polüpeptiid” rõhutab pikka aminohappeahelat ja seda kasutatakse pikemate järjestuste puhul. Siiski ei ole olemas ühtset arvulist piiri, mille ületamisel üks termin tuleks asendada teisega. Uuringud, milles kirjeldatakse 29-jäägist kalata B1-i kui polüpeptiidi, ning tööd, mis käsitlevad 20–40-jäägiseid polüpeptiide, näitavad, et need terminid kattuvad. Seega annavad tegelik jääkide arv ja molekulaarne struktuur rohkem teavet kui jäiga piiri kehtestamine. [2] [5]

19. Kas samad aminohapped võivad moodustada erinevaid peptide?

Jah. Sama aminohapete kombinatsioon võib viia erinevate peptiidide tekkeni, kui nende järjestus muutub. Näiteks glütsüülalaniin ja alaniilglütsiin sisaldavad glütsiini ja alaniini, kuid nende järjestuse vahetamine viib teistsuguse molekulaarse järjestuse tekkeni. Pikemate peptiidide puhul võib järjestuse muutmine mõjutada laengu jaotust, hüdrofoobseid piirkondi, sidumispindu ja struktuurilisi tendentse. Seetõttu ei sõltu peptiidi identiteet mitte ainult sellest, milliseid aminohappeid see sisaldab, vaid ka nende järjestusest ja ühendamisviisist.

20. Miks on järjestus olulisem kui mõiste „peptiid” ise?

Mõiste „peptiid” kirjeldab laia keemilist kategooriat, mitte üht konkreetset bioloogilist toimet. Kaks peptiidi võivad täielikult erineda järjestuse, pikkuse, struktuuri, asukoha, töötlemisviisi ja molekulaarsete sihtmärkide poolest. Süsteemiinide uuringud näitavad eksperimentaalselt, et isegi ühe molekuli erinevad piirkonnad võivad mängida erinevaid rolle retseptori sidumisel ja aktiveerimisel. [8] Seetõttu ei saa ühe peptiidi tulemusi üle kanda teisele ainult sellepärast, et mõlemad molekulid kuuluvad samasse kategooriasse. Bioloogilise funktsiooni kindlaksmääramiseks on vaja andmeid konkreetse järjestuse ja konkreetse molekuli kohta.

Peptiidide ja valkude klassifitseerimise piirangud

Terminite „aminohape”, „peptiid”, „polypeptiid” ja „valk” kasutamisel tuleb silmas pidada mõningaid piiranguid.

Esiteks, peptiidi ja valgu vahel ei ole ühtset numbrilist piiri. Piirväärtus, näiteks 50 jääki, võib olla kasulik kokkulepe, kuid teaduskirjanduses leidub selgeid erandeid. [1] [2] [5]

Teiseks, struktuur ei moodusta samuti sirget piiri. Mõned lühikesed peptiidid võtavad korrapärase struktuuri, samas kui mõned tuntud valgud jäävad sisemiselt suures osas korrapäratuks. [1] [2] [3]

Kolmandaks, molekulmass ja jääkide arv on omavahel seotud, kuid eraldiseisvad parameetrid. Modifikatsioonid, erinevad jäägid ja mitme ahela olemasolu võivad mõjutada massi, ilma et seda saaks lihtsalt ühe ahela pikkusega võrrelda.

Neljandaks, tuleb eristada eelvormide ja küpsete vormide vahel. Bioloogiline töötlemine võib muuta ahela pikkust, ühenduste laadi ja molekulaarset identiteeti, mille näiteks on proinsuliini töötlemine. [6] [7]

Viiendaks, tootmismeetod ei määra klassifikatsiooni. Looduslikult tekkinud ja keemiliselt sünteesitud molekulidel võib olla sama molekulaarne identiteet, kui nende järjestus, struktuur ja muud olulised omadused on kinnitatud. [5] [9]

Kuuendaks, kategooriasse kuulumine ei võimalda bioloogilist toimet ette näha. Peptiididel ei ole üht ühist füsioloogilist mõju ainuüksi seetõttu, et nad on peptiidid, samamoodi nagu kõik valgud ei täida ühtainust funktsiooni. [8] [11] [12]

Lõpuks tuleb struktuurilisi tähelepanekuid tõlgendada just nendes tingimustes, milles need saadi. Peptiid, mis võtab ühes lahustis või eksperimentaalkeskkonnas teatud konformatsiooni, võib teistes tingimustes käituda teisiti. [10]

Need piirangud ei tähenda, et terminoloogia oleks kasutuskõlbmatu. Need näitavad hoopis, miks on kõige parem kasutada seda koos molekulaarsete omaduste täpsema kirjeldusega.

Kokkuvõte

Aminohapped, peptiidid, polipeptiidid ja valgud kuuluvad samasse laiaulatuslikku keemilisse hierarhiasse, kuid kirjeldavad molekulaarse organiseerituse erinevaid tasandeid.

Aminohapped on üksikud ehitusplokid.

Kui aminohappejäägid ühendatakse kovalentsete peptiidsidemetega, tekivad peptiidid ja polüpeptiidahelad.

Valgud koosnevad ühest või mitmest sellisest ahelast, mida vaadeldakse laiemas struktuurilises ja bioloogilises kontekstis.

Üleminek aminohappest peptiidiks on keemiliselt selge, kuna peptiidsideme tekkimine toob kaasa uue, ühendatud molekuli tekke.

Piir peptiidi ja valgu vahel on märksa ebamäärasem.

Ahela pikkus annab kasulikku kirjeldavat teavet, kuid ei ole olemas üht universaalset jääkide arvu künnist, mis klassifitseeriks iga molekuli õigesti. Uuringud kümne aminohappega minivalgu CLN025, 29-aminohappelise tsüklilise kalati B1 ja sisemiselt korrastamata valgu KISS1 kohta näitavad, miks lihtsad reeglid vajavad täiendavat konteksti. [1] [2] [3]

Ka struktuur ei määra kindlat universaalset piiri. Lühikesed peptiidid võivad võtta korrapäraseid konformatsioone, samas kui mõned valgud võivad sisaldada märkimisväärset määral korrapäratust.

Samamoodi ei piisa molekulmassist, looduslikust või sünteetilisest päritolust ega bioloogilisest funktsioonist üksi selleks, et kindlaks määrata, kas iga aminohappeahelat tuleks nimetada peptiidiks või valguks.

Seetõttu on teaduslikus suhtluses kõige informatiivsem asja täpne kirjeldamine konkreetne molekul:

selle järjestuse, jääkide arvu, arhitektuuri, modifikatsioonide, eksperimentaalselt täheldatud struktuuri, töötlemisastme ja kinnitatud bioloogiliste omaduste põhjal.

Kõige olulisemat erinevust võib kokku võtta järgmiselt:

Aminohapped on ehitusplokid; peptiidsidemed ühendavad need plokid peptiidideks ja polüpeptiidahelateks; valgud on aga bioloogilised molekulid, mis koosnevad ühest või mitmest sellisest ahelast. Piir peptiidi ja valgu vahel tuleneb siiski teaduslikust kokkuleppest ja molekulaarsest kontekstist, mitte ühest universaalsest aminohapete arvust.

Vastutusest loobumine

Käesolev artikkel on puhtalt hariduslik ja teaduslik-informatiivne. Selles selgitatakse terminoloogiat, molekulaarstruktuuri, peptiidide ja valkude klassifikatsiooni, molekulide bioloogilist töötlemist ning toodud on näiteid avaldatud uuringutest. See ei kujuta endast meditsiinilist ega toitumisnõuannet, ravijuhendit, tootesoovitust ega nõuannet peptiidide, valkude, aminohapetoodete, toidulisandite või nendega seotud ainete kasutamise kohta. Struktuuriliste, biokeemiliste, loomkatsete ja inimkatsete tulemusi tuleb tõlgendada iga konkreetse uuringu meetodite, tingimuste ja piirangute kontekstis.

Viited

1. Hatfield, M. P. D., Murphy, R. F. ja Lovas, S. (2010). Beeta-juukseklambri moodustava minivalgu CLN025 VCD-spektroskoopilised omadused erinevates lahustites. Biopolümeerid, 93(5), 442–450. https://doi.org/10.1002/bip.21356
2. Saether, O., Craik, D. J., Campbell, I. D., Sletten, K., Juul, J. ja Norman, D. G. (1995). Uterotoonilise polüpeptiidi kalata B1 esmase ja kolmemõõtmelise struktuuri selgitamine. Biokeemia, 34(13), 4147–4158. https://doi.org/10.1021/bi00013a002
3. Ibanez de Opakua, A., Merino, N., Villate, M., Cordeiro, T. N., Ormaza, G., Sanchez-Carbayo, M., Diercks, T., Bernado, P., & Blanco, F. J. (2017). Metastaaside supressor KISS1 on sisemiselt korrastamata valk, mis on veidi pikem kui juhuslik spiraal. PLOS ONE, 12(2), artikkel e0172507. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0172507
4. Improta, R., Vitagliano, L. ja Esposito, L. (2011). Peptiidsidemete moonutused tasapinnalisuse tõttu: uued järeldused kvantmehaaniliste arvutuste ja peptiidide/valkude kristallstruktuuride põhjal. PLOS ONE, 6(9), artikkel e24533. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0024533
5. Straner, P., Taricska, N., Szabo, M., Toth, G. K. ja Perczel, A. (2016). 20–40 aminohapet pikkade polüpeptiidide ja miniproteiinide bakteriaalne ekspressioon ja/või tahkefaasi peptiidisüntees: B-klassi GPCR-ligandide juhtumiuuring. „Current Protein & Peptide Science”, 17(2), 147–155. https://doi.org/10.2174/1389203716666151102105215
6. Linde, S., Welinder, B. S. ja Nielsen, J. H. (1993). Proinsuliini ja selle lagunemissaaduste analüüs pöördfaasilise kõrge jõudlusega vedelikkromatograafia abil. Journal of Chromatography, 614(2), 185–204. https://doi.org/10.1016/0378-4347(93)80309-r
7. Davidson, H. W. ja Hutton, J. C. (1987). Insuliini sekreteerivate graanulite karboksipeptidaas H. Puhastamine ja selle osalemise tõendamine proinsuliini töötlemisel. Biochemical Journal, 245(2), 575–582. https://doi.org/10.1042/bj2450575
8. Meindl, T., Boller, T. ja Felix, G. (1998). Taime haavahormooni systemiin seondub oma retseptoriga N-terminaalse osa kaudu, kuid selle aktiveerimiseks on vaja C-terminaalset osa. The Plant Cell, 10(9), 1561–1570. https://doi.org/10.1105/tpc.10.9.1561
9. Ferrer, M., Woodward, C. ja Barany, G. (1992). Veiste pankrease trüpsiini inhibiitori (BPTI) ja kahe analoogi tahkes faasis süntees. Keemiline lähenemisviis disulfiidsidemete rolli hindamiseks valkude kokkupakkimisel ja stabiilsuses. International Journal of Peptide and Protein Research, 40(3–4), 194–207. PubMed-kirje
10. Mierke, D. F., Durr, H., Kessler, H. ja Jung, G. (1992). Neuropeptiid Y. Optimeeritud tahkfaasi süntees ja konformatsioonianalüüs trifluoroetanoolis. European Journal of Biochemistry, 206(1), 39–48. https://doi.org/10.1111/j.1432-1033.1992.tb16899.x
11. Kreymann, B., Williams, G., Ghatei, M. A. ja Bloom, S. R. (1987). Glükagoonilaadne peptiid-1 7-36: füsioloogiline inkretiin inimesel. The Lancet, 2(8571), 1300–1304. https://doi.org/10.1016/s0140-6736(87)91194-9
12. Cabral, C. B., Bullock, K. H., Bischoff, D. J., Tompkins, R. G., Yu, Y. M., & Kelleher, J. K. (2008). Glutatiooni sünteesi hindamine deuteeritud veega: peptiidide biosünteesi mudel. Analytical Biochemistry, 379(1), 40–44. https://doi.org/10.1016/j.ab.2008.04.042
13. Iwai, K., Hasegawa, T., Taguchi, Y., Morimatsu, F., Sato, K., Nakamura, Y., Higashi, A., Kido, Y., Nakabo, Y. ja Ohtsuki, K. (2005). Toidust pärinevate kollageenipeptiidide tuvastamine inimese veres pärast želatiini hüdrolüsaatide suukaudset manustamist. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 53(16), 6531–6536. https://doi.org/10.1021/jf050206p