Liaisons peptidiques : définition, occurrence et importance biologique

Le liaison peptidique est une liaison amide covalente reliant des résidus d'acides aminés dans les peptides et les protéines. Ces liaisons forment le squelette moléculaire continu des chaînes peptidiques, préservant un ordre spécifique d'acides aminés tout en permettant à l'ensemble de la chaîne d'adopter différentes structures tridimensionnelles.

Les liaisons peptidiques sont l'un des éléments fondamentaux de la structure des peptides. La compréhension de leur chimie aide à expliquer comment des acides aminés individuels peuvent former des molécules plus grandes dotées d'une séquence et d'une structure bien définies.

Bien que la définition de base soit relativement simple, la chimie de la liaison peptidique présente plusieurs caractéristiques importantes. Les électrons au sein du groupe amide sont disposés de telle sorte que la liaison carbone-azote ressemble partiellement à une double liaison. Cela limite la possibilité de rotation libre autour de la liaison peptidique, mais ne rend pas l'ensemble du peptide ou de la protéine rigide. D'autres liaisons du squelette conservent une plus grande liberté de rotation, ce qui permet aux chaînes peptidiques de se plier et de se replier.

Les liaisons peptidiques peuvent être analysées sous plusieurs perspectives scientifiques différentes. Les chimistes étudient leur structure électronique et leur géométrie. Les biologiste moléculaires analysent la manière dont elles sont formées par les ribosomes et d'autres systèmes biologiques. Les biologistes structuraux examinent comment la géométrie de ces liaisons influence l'architecture des protéines. Les biochimistes, quant à eux, étudient la manière dont les enzymes rompent sélectivement les liaisons peptidiques lors du traitement et de la dégradation des protéines.

Ces distinctions aident à comprendre comment les protéines peuvent simultanément conserver une séquence d'acides aminés spécifique, adopter des structures complexes, être synthétisées dans le cadre de processus biologiques contrôlés, puis subir une transformation ou une dégradation. L'étude de la structure électronique, de la géométrie des peptides, de la catalyse ribosomique, de la synthèse des protéines et de l'hydrolyse enzymatique fournit des informations complémentaires sur ces processus. [1] [2] [3]

Qu'est-ce qu'une liaison peptidique ?

Définition chimique de la liaison peptidique

La liaison peptidique est liaison amide entre le groupe dérivé du groupe carboxyle d'un acide aminé et le groupe dérivé du groupe amine d'un autre acide aminé. Dans un squelette protéique typique, l'atome de carbone du groupe carbonyle et l'atome d'azote du résidu d'acide aminé suivant sont liés.

Le fragment le plus fréquemment représenté a la forme de :

–C(=O)–NH–

Le fragment C=O est groupe carbonyle, tandis que la liaison C–N est celle à laquelle nous pensons généralement lorsque nous parlons spécifiquement de la liaison peptidique. Ensemble, ces atomes et leur environnement immédiat forment ce qu'on appelle groupe peptidique ou groupe amide.

Cette distinction est importante car la formule développée complète du groupe peptidique contient plusieurs liaisons différentes. La liaison carbone-oxygène n'est pas la connexion reliant deux résidus d'acides aminés entre eux. Cette fonction est assurée par la liaison amide carbone-azote.

Lorsqu'un acide aminé est lié à un autre, l'atome de carbone du groupe carbonyle lié à un résidu est lié de manière covalente à l'atome d'azote lié au résidu suivant. La répétition de ce schéma conduit à la formation du squelette d'une chaîne peptidique typique.

Les études de structure électronique analysent entre autres l'interaction du doublet libre de l'azote avec le système carbonyle voisin, ce qui permet d'expliquer pourquoi cette liaison diffère d'une liaison simple carbone-azote ordinaire à rotation libre. [1]

Pourquoi la liaison peptidique est-elle une liaison covalente ?

La liaison peptidique est covalent, car les atomes liés partagent des électrons.

Il ne s'agit ni d'une interaction ionique entre deux acides aminés chargés distincts, ni d'une liaison hydrogène maintenant à proximité différentes parties d'une chaîne repliée.

C'est précisément cette liaison covalente qui assure la continuité chimique de la séquence en acides aminés. Les résidus restent partie intégrante de la même chaîne jusqu'à ce qu'une réaction chimique modifie leur mode de liaison.

Cette distinction devient particulièrement importante lors de la discussion du repliement et du dépliement des protéines. La chaîne peptidique peut se plier, changer de conformation, perdre une partie des interactions stabilisant sa structure, et même subir un dépliement significatif sans qu'il soit nécessaire de rompre les liaisons peptidiques maintenant sa séquence primaire.

Cependant, covalent ne signifie pas indestructible.

Les enzymes et des conditions chimiques appropriées peuvent provoquer le clivage des liaisons peptidiques. Un tel clivage est cependant une réaction chimique modifiant la façon dont les atomes sont liés, et non seulement par un changement de forme de la molécule.

Des études structurales de l'une des protéinases aspartiques montrent comment l'enzyme peut organiser de manière adéquate le substrat contenant une liaison peptidique et une molécule d'eau d'une manière essentielle pour l'hydrolyse. [4]

Caractère partiel de la double liaison et résonance

La liaison peptidique C–N est souvent représentée sur les formules par une simple ligne, mais la distribution réelle des électrons est plus complexe.

La paire d'électrons libre de l'atome d'azote peut participer au système électronique voisin du groupe carbonyle. La délocalisation des électrons confère à la liaison C–N caractère partiel de la double liaison.

Ce phénomène s'explique souvent à l'aide de structures de résonance.

Les structures de résonance sont des manières alternatives de représenter la distribution des électrons dans une même molécule. Elles ne doivent pas être interprétées comme des formes distinctes de la molécule qui se convertissent rapidement l'une en l'autre.

De même, le caractère partiellement double de la liaison ne signifie pas que la liaison peptidique est une liaison simple ordinaire pendant un certain pourcentage du temps et une liaison double ordinaire le reste du temps.

La structure électronique réelle résulte de la délocalisation des électrons au sein de tout le groupe amide.

Dans une étude informatique, Fedorov a analysé la contribution de la résonance à la détermination de l'ordre de la liaison peptidique. Les valeurs numériques détaillées dépendent de la méthode d'analyse de la structure électronique utilisée. Pour une compréhension générale, la conclusion la plus importante est cependant que l'interaction entre le système électronique de l'azote et celui du groupe carbonyle est responsable d'une partie des propriétés inhabituelles de la liaison C–N. [1]

Pourquoi la rotation autour de la liaison peptidique est-elle limitée ?

Le caractère partiel de la double liaison a une conséquence structurale importante : la rotation autour de la liaison C–N amide est plus limitée que la rotation autour d'une liaison simple carbone–azote typique.

Cela ne signifie pas pour autant que les protéines ne peuvent ni se plier ni se replier.

Le squelette peptidique contient également d'autres liaisons autour desquelles une rotation est possible. La chaîne protéique est donc constituée de groupes peptidiques répétitifs, relativement rigides, reliés par d'autres liaisons du squelette caractérisées par une plus grande flexibilité conformationnelle.

La combinaison de ces contraintes et de ces possibilités de rotation contribue à l'énorme diversité des structures tridimensionnelles que peuvent adopter les peptides et les protéines.

La platitude approximative n'implique pas une structure parfaitement plate

La délocalisation des électrons favorise dans l'approximation de la géométrie plane du groupe peptidique et restreint la rotation autour de la liaison amide C–N.

Cependant, les structures moléculaires réelles peuvent s'écarter légèrement de la planéité mathématique idéale.

Improta et ses collaborateurs ont combiné des calculs de mécanique quantique avec l'analyse des structures cristallines de peptides et de protéines. Les résultats ont révélé de légers écarts systématiques dépendants de la géométrie locale du squelette. [2]

Il est donc exact d'affirmer que les groupes peptidiques sont à peu près plat, cependant, affirmer que chaque liaison peptidique dans chaque peptide ou protéine est parfaitement plane serait une simplification excessive.

C'est un bon exemple de la différence entre un modèle éducatif utile et le comportement plus détaillé des structures moléculaires réelles.

Où trouve-t-on les liaisons peptidiques ?

Dans le squelette des peptides et des protéines

Les liaisons peptidiques se trouvent entre les résidus d'acides aminés adjacents dans les chaînes peptidiques et protéiques typiques.

Avec les atomes qui les entourent, ils forment un répété squelette moléculaire. Les chaînes latérales des acides aminés dépassent de ce squelette et confèrent des propriétés chimiques supplémentaires à chaque résidu.

Une protéine peut être composée d'une seule chaîne peptidique ou de plusieurs chaînes reliées en un complexe moléculaire plus vaste. Chacune d'elles possède ses propres liaisons du squelette.

Diverses chaînes peuvent se lier par des interactions non covalentes ou des liaisons covalentes supplémentaires. De telles liaisons ne doivent pas être automatiquement assimilées à des liaisons peptidiques.

La synthèse chimique de l'inhibiteur trypsique pancréatique bovin, ou BPTI, illustre bien la différence entre la formation du squelette peptidique et l'établissement des ponts disulfure supplémentaires. Les chercheurs ont d'abord obtenu le matériel linéaire, puis ont procédé à son oxydation et à sa caractérisation. L'étude sépare donc la construction de la chaîne de son organisation structurelle ultérieure. [5]

Les liaisons peptidiques déterminent la continuité de la séquence primaire

séquence des résidus d'acides aminés dans un peptide ou une protéine structure primaire.

Les liaisons peptidiques assurent la continuité covalente fondamentale qui maintient cette séquence.

Par exemple, la séquence :

Ala–Gly–Ser

contient les trois mêmes types d'acides aminés que :

Ser–Gly–Ala

Ce ne sont cependant pas les mêmes séquences peptidiques.

La position des différents résidus par rapport aux liaisons peptidiques est différente.

C'est pourquoi la seule liste des aminoacides présents dans l'échantillon ne suffit pas à identifier le peptide. Il est également nécessaire de connaître leur ordre et leur mode de liaison.

Dans les peptides linéaires et cycliques

Une chaîne peptidique ouverte typique a deux extrémités, appelées À la fin i C-koniec.

Le N-terminal correspond à une extrémité du squelette peptidique et le C-terminal à l'autre. Les séquences peptidiques sont classiquement écrites de l'extrémité N-terminale vers l'extrémité C-terminale.

Peptide cyclique de tête à queue, c'est-à-dire fermé par la liaison des extrémités de la chaîne, contient une liaison squelettique supplémentaire formant un cycle.

Cependant, tous les peptides cycliques ne se referment pas de la même manière. Le cycle peut également se former avec la participation d'une chaîne latérale, et certaines molécules contiennent plus d'un type de liaison croisée.

Terme cyclique elle décrit donc une caractéristique de l'architecture de la molécule, et non un seul mode universel de liaison.

La kalata B1 est un exemple concret de peptide dont le squelette cyclique a été confirmé, entre autres, par des études de clivage enzymatique, une analyse de séquence et la structure moléculaire. La molécule contient également des ponts disulfure. Ces liaisons soufre-soufre supplémentaires diffèrent chimiquement des liaisons amides reliant les résidus du squelette peptidique. [6]

Liaisons peptidiques et liaisons isopeptidiques

Dans un squelette protéique typique, les liaisons peptidiques relient les groupes aminés principaux et les groupes issus des groupes carboxyles.

Liaison amide, dans la formation de laquelle participe groupe fonctionnel de la chaîne latérale d'un acide aminé, est souvent décrit comme liaison isopeptidique.

La règle la plus importante est donc d'établir quels atomes ont réellement été liés entre eux.

La seule présence d'une liaison amide n'implique pas automatiquement qu'elle se trouve dans un squelette peptidique typique. En même temps, toute liaison transversale dans un peptide ou une protéine n'est pas une liaison amide — les ponts disulfures et autres modifications covalentes ont une chimie différente.

Pour les débutants, le point de départ le plus utile est constitué par les liaisons peptidiques ordinaires présentes dans le squelette. Les liaisons plus spécialisées peuvent ensuite être considérées comme des variantes distinctes de l'organisation moléculaire.

Combien de liaisons peptidiques y a-t-il dans la chaîne ?

Chaîne simple ouverte et non ramifiée contenant Un peptide de n résidus d'acides aminés possède n − 1 liaisons peptidiques dans son squelette..

Cela signifie que :

• un dipeptide a 2 résidus et 1 liaison peptidique ;
• le tripeptide a 3 résidus et 2 liaisons peptidiques ;
• le tétrapeptide a 4 résidus et 3 liaisons peptidiques ;
• Un pentapeptide a 5 résidus et 4 liaisons peptidiques ;
• une chaîne ouverte contenant 10 résidus possède 9 liaisons peptidiques.

Cette dépendance résulte directement du mode de liaison de la molécule : chaque résidu supplémentaire allonge la chaîne existante par une liaison squelettique supplémentaire.

Correspondant chaîne cyclique de type tête-bêche contient n liaisons peptidiques dans le squelette, car une liaison supplémentaire ferme le cycle.

Ces hypothèses restent néanmoins importantes. Les ramifications, les liaisons atypiques de chaînes latérales, la présence de plusieurs chaînes, les liaisons isopeptidiques ou des éléments de squelette autres que des liaisons amides nécessitent une analyse plus détaillée.

Le seul nombre de résidus ne suffit donc pas toujours pour déterminer toutes les liaisons covalentes présentes dans un peptide complexe ou une protéine.

Comment les liaisons peptidiques unissent-elles les acides aminés ?

Des acides aminés libres aux résidus d'acides aminés

Un acide aminé libre et le résidu correspondant présent dans un peptide sont liés, mais ne décrivent pas exactement le même état chimique.

Lorsqu'un acide aminé est incorporé dans un peptide, ses groupes fonctionnels participent aux liaisons formant la chaîne.

Par exemple, la combinaison de la glycine et de l'alanine dans un certain ordre conduit à la formation de glycylalanine. L'inversion de l'ordre conduit à la création alanylglycine.

Les types d'acides aminés sont les mêmes, mais leur position et leur environnement chimique diffèrent.

Cela montre pourquoi la séquence d'un peptide contient plus d'informations qu'une simple liste de ses composants.

La formation de liaisons peut être étudiée directement. Stachelhaus et ses collaborateurs ont analysé des éléments du système de synthèse des peptides non ribosomiques et ont démontré qu'une modification du résidu situé dans le site catalytique proposé empêchait la réaction de condensation étudiée. L'expérience associe donc la formation d'un produit peptidique spécifique à l'action d'une machinerie moléculaire concrète. [7]

L'équation de condensation est un modèle de bilan de réaction

En chimie de base, la formation d'un peptide est souvent représentée par l'équation :

acide aminé + acide aminé → dipeptide + eau

L'équation montre la différence de composition entre les molécules de départ libres et le produit combiné.

Il est utile pour comprendre la relation chimique entre les réactifs et le produit.

Cependant, il ne doit pas être interprété comme un mécanisme complet de synthèse protéique au sein d'une cellule vivante.

Les acides aminés libres ne se contentent pas de s'aligner les uns à côté des autres dans l'eau, de libérer spontanément des molécules d'eau et de former d'eux-mêmes une séquence protéique déterminée.

La synthèse biologique nécessite des substrats activés, une machinerie moléculaire ordonnée, des informations définissant la séquence et des processus préparatoires nécessitant de l'énergie.

Il est donc essentiel de faire la distinction entre par une équation chimique globale a le mécanisme de la réaction.

L'équation décrit la composition initiale et finale. Le mécanisme explique les étapes moléculaires réelles et les intermédiaires menant à la réaction.

Des expériences sur les ribosomes étudient précisément de tels détails mécanistiques, plutôt que de se contenter de reproduire l'équation de condensation connue. [3]

Comment le ribosome forme-t-il des liaisons peptidiques ?

Lors de la traduction, les acides ribonucléiques de transfert, ou ARNt, transportent les acides aminés et la chaîne peptidique en croissance au sein du ribosome.

Le groupe amine du nouvel acide aminé nouvellement fourni réagit avec l'extrémité activée de la chaîne existante liée à l'ARNt, ce résidu conduisant au transfert du peptide en croissance vers le résidu lié au nouvel ARNt.

Le chaîne peptidique est généralement allongée à partir de l'extrémité Fin-août.

L'activation des acides aminés et leur fixation au ARNt sont des processus dépendants de l'énergie. Par conséquent, la description de toute liaison peptidique ribosomique comme se formant directement entre deux acides aminés libres ou comme une simple „ élimination d'eau ” par le ribosome constituerait une simplification excessive.

Weinger et collaborateurs ont modifié un groupe chimique dans le substrat d'ARNt et ont observé une limitation significative de la formation de liaisons peptidiques sans diminution correspondante de la liaison du substrat. Ce résultat a fourni des preuves que catalyse assistée par le substrat, dans laquelle les propriétés chimiques des substrats eux-mêmes participent au déroulement de la réaction. [3]

L'expérience indique donc le rôle mécanistique de la chimie de l'ARNt, et non exclusivement sa fonction de transporteur passif.

La formation des liaisons peptidiques a une orientation spécifique

La synthèse des protéines est un processus directionnel.

Puisque la chaîne croissante est allongée à partir de l'extrémité C-terminale, la séquence se développe dans une orientation spécifique.

Ceci est lié à la convention courante d'écriture des séquences de peptides et de protéines à partir de De N-terმიne à C-terმიne.

Cependant, la direction n'est pas seulement une convention d'écriture. L'inversion de la séquence conduit généralement à la formation d'une autre molécule, car chaque résidu occupe alors une position différente par rapport aux autres éléments de la chaîne.

D'autres moyens de créer un type de liaison similaire

Les liaisons peptidiques peuvent également se former en dehors du ribosome.

Spécialisées systèmes enzymatiques non ribosomiques synthétisent certains peptides, tandis que la synthèse peptidique en laboratoire utilise des composants activés et des réactions de couplage contrôlées.

Ces voies diffèrent par leur organisation, leurs substrats, leurs conditions de réaction et leurs mécanismes catalytiques.

Il ne faut pas les considérer comme des processus identiques simplement parce que les produits finaux contiennent des liaisons amides.

L'étude de la formation de liaisons non ribosomiques et la synthèse chimique de l'IBP constituent des exemples de ces modes de production distincts. [7] [5]

Le mode de production en soi ne détermine pas non plus si une molécule donnée est un peptide ou une protéine. La synthèse chimique peut conduire à l'obtention d'un matériel correspondant à un peptide ou à une protéine d'origine naturelle, à condition d'établir correctement sa séquence et d'autres caractéristiques structurales essentielles.

Liaisons peptidiques et autres liaisons dans les protéines

Liaisons du squelette et interactions responsables du repliement

Les liaisons peptidiques maintiennent la séquence d'acides aminés liée.

D'autres interactions aident en revanche à déterminer la manière dont cette séquence se dispose dans l'espace tridimensionnel ou dont les différentes chaînes peptidiques interagissent entre elles.

Les liaisons hydrogène se forment entre des donneurs et des accepteurs d'hydrogène appropriés. Au sein du squelette peptidique, les atomes d'oxygène des groupes carbonyle peuvent agir comme accepteurs, et de nombreux groupes amide N–H peuvent servir de donneurs.

L'azote amide n'est généralement pas considéré comme un accepteur de liaison hydrogène, car sa paire d'électrons libre participe au système électronique du groupe amide.

Les groupes peptidiques contenant de la proline requièrent également une attention particulière, car l'azote du squelette ne possède alors pas l'hydrogène N–H typique.

Le groupe contenant la liaison peptidique peut donc participer à la formation de liaisons hydrogène, mais la liaison peptidique et la liaison hydrogène sont des types de liaisons différents.

L'un d'eux lie de manière covalente les résidus d'acides aminés. L'autre participe à des interactions intrand ou intermoléculaires.

Des recherches sur le court peptide plissé CLN025 ont analysé la structure stabilisée, entre autres, par des liaisons hydrogène et d'autres interactions intramoléculaires. Cela montre que le repliement peut se produire sans la création d'une nouvelle séquence de squelette. [8]

Les ponts disulfure relient les chaînes latérales contenant du soufre

Les ponts disulfures sont des liaisons covalentes soufre-soufre qui se forment le plus souvent entre les chaînes latérales de la cystéine.

Ils peuvent relier des fragments distants de la même chaîne peptidique ou différentes chaînes.

Ce ne sont pas des liaisons peptidiques et elles ne sont pas présentes dans toutes les protéines.

La formation ou la rupture d'un pont disulfure peut modifier significativement l'organisation spatiale de la molécule sans qu'il soit nécessaire de couper son squelette peptidique.

Dans le cadre d'une étude sur la synthèse du BPTI, une séquence naturelle et des analogues conçus pour modifier la capacité de formation de ponts disulfures ont été préparés. Le matériel de séquence naturelle a été comparé au BPTI naturel à l'aide de méthodes analytiques et fonctionnelles. Le résumé de la publication ne confirmait pas toutes les conséquences structurelles concernant les analogues, par conséquent les différences proposées ne doivent pas être présentées comme des résultats pleinement établis. [5]

Interactions ioniques et hydrophobes

Les groupes chargés peuvent s'attirer ou se repousser, influençant l'organisation spatiale de la molécule.

En revanche, les régions non polaires interagissent avec le milieu aqueux d'une manière qui peut favoriser leur enfouissement au cœur de la structure, leur association ou leur agrégation. Ce phénomène est souvent évoqué dans le contexte de l'effet hydrophobe.

Ces interactions peuvent avoir une importance capitale pour le repliement des protéines, mais l'interaction hydrophobe n'est pas une nouvelle liaison covalente entre les acides aminés.

C'est pourquoi il est incorrect de qualifier toutes les forces stabilisant les protéines de liaisons peptidiques.

Les différents types d'interactions peuvent également réagir différemment à la température, au solvant, à l'acidité, aux conditions ioniques et à d'autres changements environnementaux. Déterminer quel type de liaison ou d'interaction est altéré permet de mieux comprendre le résultat de l'expérience.

La dénaturation n'est pas la même chose que l'hydrolyse

Dénaturation modifie l'organisation structurelle typique de la protéine.

Il peut perturber le repliement ou l'association des molécules tout en laissant la plupart ou la totalité des liaisons peptidiques intactes.

Hydrolyse modifie en revanche les liaisons chimiques en clivant une liaison sensible lors d'une réaction impliquant de l'eau.

Dans certaines conditions, les deux processus peuvent se produire dans le même échantillon, mais ils ne sont pas synonymes.

Le dépliage d'une protéine ne signifie donc pas automatiquement sa transformation en peptides plus courts ou en acides aminés libres.

Cette distinction est également visible dans les études structurelles. Dans les expériences concernant le collagène thermiquement déroulé, différentes configurations cis et trans des liaisons peptidiques associées à la proline ont été identifiées. Le changement de configuration du squelette est un phénomène différent de son clivage chimique. [9]

Formation, propriétés et hydrolyse des liaisons peptidiques

La stabilité dépend du type de réaction analysée

Les liaisons peptidiques sont suffisamment stables pour maintenir les chaînes biologiques, tout en permettant aux organismes de les former et de les rompre de manière sélective.

Il n'y a pas de contradiction là-dedans.

La vitesse de réaction dépend entre autres de les barrières d'activation et la présence de catalyseurs, tandis que la question de savoir si une réaction donnée est thermodynamiquement favorable relève d'une autre problématique.

Le processus peut être chimiquement possible, mais sans une catalyse appropriée, il se déroulerait extrêmement lentement.

D'autre part, un enzyme peut accélérer considérablement une réaction spécifique en fournissant une voie réactionnelle plus favorable.

L'enzyme ne convertit pas la liaison peptidique en un tout autre type de liaison. Elle modifie la voie par laquelle se déroule la réaction chimique.

Il serait également erroné d'attribuer une durée de vie universelle unique à toutes les liaisons peptidiques, à tous les peptides ou à toutes les protéines présents dans l'eau.

La séquence, la structure locale, l'accessibilité de la liaison, les groupements chimiques voisins, la température, le pH, la composition de la solution et la présence de catalyseurs peuvent influencer le comportement observé.

Que modifie l'hydrolyse ?

L'hydrolyse utilise l'eau dans une réaction de clivage chimique de la liaison amide, ce qui conduit à la formation de nouveaux groupes terminaux dérivés des groupes carboxyle et amino.

Leur forme ionique exacte dépend des conditions de la solution environnante.

La coupure d'une seule liaison dans le squelette ne conduit pas automatiquement à la formation d'acides aminés libres.

Si une liaison peptidique interne est rompue dans une longue chaîne ouverte, les produits directs seront généralement deux fragments peptidiques plus courts.

D'autres réactions de clivage sont nécessaires pour raccourcir progressivement ces fragments et libérer finalement des acides aminés individuels.

Des études structurales sur la pénicillopepsine ont analysé la manière dont la protéinase aspartylique peut organiser l'eau et les groupes du substrat au cours du processus d'hydrolyse. Le modèle de réaction proposé s'appuie sur des observations cristallographiques et sur la modélisation. Il fournit des informations sur un mécanisme enzymatique particulier, mais ne prouve pas que toutes les protéases utilisent un mode de catalyse identique. [4]

L'hydrolyse peut être sélective

Les protéases et les peptidases diffèrent par les liaisons qu'elles reconnaissent et leurs environnements moléculaires.

Certains enzymes coupent les liaisons situées à l'intérieur de la chaîne, tandis que d'autres éliminent des résidus de ses extrémités.

La séquence, la structure locale, l'accessibilité et les groupes chimiques environnants peuvent influencer le fait qu'un site potentiellement vulnérable soit effectivement clivé.

Davidson et Hutton ont étudié une enzyme liée aux granules sécréteurs d'insuline. La préparation purifiée éliminait les résidus basiques des substrats dérivés de la proinsuline et, dans le test utilisé, ne provoquait pas de dégradation supplémentaire de l'insuline mature. [10]

Cela montre traitement biologique sélectif, et non pas la rupture aléatoire de toutes les liaisons peptidiques.

Le clivage sélectif revêt une importance biologique majeure, car des molécules précurseurs plus grandes peuvent être traitées à des sites spécifiques, conduisant à la formation de produits matures précis plutôt qu'à une dégradation aléatoire.

Les conditions comptent : deux exemples expérimentaux

Kenley et Warne ont étudié l'interleukine 11 humaine recombinante dans des conditions de stress induit, comprenant une température élevée et différentes valeurs de pH.

Dans un environnement acide, ils ont identifié un clivage au niveau du site spécifique Asp–Pro. Les résultats montrent une dégradation dépendante de la séquence et des conditions, mais ne doivent pas être transformés en une règle universelle décrivant le comportement de toutes les protéines dans des conditions biologiques typiques. [11]

Une autre étude a observé la fragmentation d'un peptide vasoactif intestinal radio-iodé dans une solution diluée à pH neutre. Des fragments apparentés plus courts n'ont pas montré de dégradation mesurable dans les mêmes conditions expérimentales, et des additifs à la solution ont influencé le résultat. [12]

Les deux études montrent pourquoi la stabilité des liaisons peptidiques doit être discutée par rapport à de la molécule spécifique, de la séquence, de l'environnement et des conditions expérimentales, plutôt que de supposer qu'un pH ou une température spécifiques provoqueront le même comportement pour chaque peptide.

Pourquoi les liaisons peptidiques sont-elles biologiquement importantes ?

Les liaisons peptidiques conservent l'ordre des résidus d'acides aminés qui définit la chaîne peptidique ou protéique.

Leur géométrie limite les arrangements spatiaux possibles de la chaîne, tandis que les groupes carbonyle et azotés, présents dans le squelette peptidique, participent aux interactions moléculaires.

La formation contrôlée de liaisons peptidiques permet la synthèse de peptides et de protéines.

Le clivage contrôlé de ces liaisons participe en revanche au traitement des précurseurs, à la digestion, au renouvellement des protéines, aux voies de régulation et à la dégradation finale des molécules.

Le même type fondamental de liaison chimique participe donc à plusieurs niveaux d'organisation biologique.

Son apparition établit la continuité de la séquence.

Sa structure électronique influence la géométrie du squelette.

Obecne w nim grupy chemiczne uczestniczą w oddziaływaniach molekularnych.

Jego selektywne rozszczepianie pozwala układom biologicznym przetwarzać i usuwać białka oraz peptydy.

Funkcje te łączą chemię molekularną z biologią. Dowody pochodzą między innymi z obliczeń struktury elektronowej, pomiarów strukturalnych, badań enzymatycznych, syntezy chemicznej i eksperymentów z wykorzystaniem kompletnych układów biologicznych. Każda z tych metod pokazuje inny element mechanizmu i nie powinna być wykorzystywana do wyciągania wniosków wykraczających poza rzeczywiście badany proces. [2] [3] [10]

Questions fréquemment posées

1. Czy wiązanie peptydowe jest kowalencyjne?

Tak. Wiązanie peptydowe jest kowalencyjnym połączeniem amidowym pomiędzy grupami pochodzącymi od aminokwasów. Atom węgla i atom azotu współdzielą elektrony, co zapewnia chemiczną ciągłość łańcucha peptydowego. Badania struktury elektronowej analizują, jak na to współdzielenie elektronów wpływa sąsiadująca grupa karbonylowa i w jaki sposób przyczynia się ona do charakterystycznych właściwości wiązania amidowego. Określenie „kowalencyjne” nie oznacza jednak, że wiązania nie można rozerwać. W odpowiednich warunkach chemicznych lub przy udziale enzymów może ono ulegać hydrolizie. Najważniejsze jest rozróżnienie, że wiązanie peptydowe chemicznie łączy reszty w jedną cząsteczkę, a nie tylko powoduje przyciąganie pomiędzy oddzielnymi cząsteczkami lub fragmentami tej samej cząsteczki. [1]

2. Dlaczego wiązanie peptydowe ma częściowy charakter wiązania podwójnego?

Częściowy charakter wiązania podwójnego wynika z oddziaływania wolnej pary elektronowej azotu z sąsiadującym układem elektronowym grupy karbonylowej. Dzięki temu gęstość elektronowa ulega delokalizacji w obrębie grupy amidowej. Badania obliczeniowe analizowały udział tego zjawiska w rzędzie wiązania peptydowego. Struktury rezonansowe wykorzystywane do jego wyjaśnienia są alternatywnymi sposobami przedstawienia tej samej struktury elektronowej, a nie odrębnymi cząsteczkami zmieniającymi się jedna w drugą. Również wartości liczbowe opisujące rząd wiązania mogą zależeć od zastosowanej metody analitycznej. Najważniejszą konsekwencją strukturalną jest ograniczenie obrotu wokół połączenia C–N w porównaniu z typowym, swobodnie obracającym się wiązaniem pojedynczym. [1]

3. Które atomy tworzą wiązanie peptydowe?

W typowym szkielecie peptydowym wiązanie peptydowe łączy atom węgla grupy karbonylowej jednej reszty z atomem azotu kolejnej reszty. Atom tlenu pozostaje częścią grupy karbonylowej i nie stanowi bezpośredniego połączenia pomiędzy dwiema resztami aminokwasowymi. Badania elektronowe i strukturalne analizują te atomy jako element powiązanej grupy amidowej, jednocześnie rozróżniając ich poszczególne wiązania. Podczas identyfikowania typowego wiązania peptydowego we wzorze strukturalnym przydatnym punktem wyjścia jest więc znalezienie wiązania C–N bezpośrednio sąsiadującego z grupą karbonylową. [2]

4. Gdzie w białku znajduje się wiązanie peptydowe?

Wiązania peptydowe znajdują się w szkielecie każdego łańcucha białkowego i łączą sąsiadujące reszty aminokwasowe. Różnią się od wiązań poprzecznych pomiędzy łańcuchami bocznymi oraz oddziaływań pomiędzy oddzielnymi łańcuchami. Chemiczna synteza BPTI pokazuje to rozróżnienie poprzez oddzielenie budowy szkieletu od późniejszego powstawania mostków disiarczkowych. Pełna struktura trójwymiarowa białka może zawierać wiele rodzajów oddziaływań kowalencyjnych i niekowalencyjnych, dlatego identyfikacja wiązań peptydowych wymaga śledzenia szkieletu aminokwasowego, a nie liczenia wszystkich linii lub połączeń przedstawionych na modelu cząsteczki. [5]

5. Czy każde wiązanie amidowe jest wiązaniem peptydowym?

Nie. Wiązania amidowe występują w wielu różnych związkach organicznych, natomiast termin „wiązanie peptydowe” odnosi się do określonych połączeń pochodzących od aminokwasów w peptydach i białkach. Typowe wiązanie peptydowe w szkielecie jest jednym z rodzajów układu amidowego. Wiązania amidowego wykorzystującego łańcuch boczny aminokwasu nie należy więc automatycznie zaliczać do zwykłych wiązań szkieletowych. Badania geometrii peptydów koncentrują się na zdefiniowanej grupie amidowej szkieletu, a nie traktują wszystkich możliwych amidów jako chemicznie i strukturalnie identycznych. Odpowiednia nazwa zależy od uczestniczących grup oraz ich położenia w cząsteczce. [2]

6. Ile wiązań peptydowych znajduje się w tripeptydzie?

Typowy otwarty, nierozgałęziony tripeptyd zawiera dwa wiązania peptydowe, ponieważ trzy reszty wymagają dwóch połączeń, aby utworzyć jeden ciągły otwarty łańcuch. Wynika to z ogólnej zależności n − 1 dla typowego otwartego łańcucha zawierającego n reszt. Jest to obliczenie wynikające z budowy cząsteczki, a nie wynik eksperymentalny czy informacja o jej funkcji biologicznej. Odpowiedź będzie inna, jeśli dodatkowe wiązanie szkieletowe zamknie cząsteczkę w pierścień. Wiązania łańcuchów bocznych i inne połączenia kowalencyjne należy natomiast liczyć oddzielnie. Przed zastosowaniem ogólnej reguły należy więc określić architekturę analizowanej cząsteczki.

7. Czy peptydy cykliczne mają dodatkowe wiązanie peptydowe?

Peptyd cykliczny typu head-to-tail ma o jedno wiązanie szkieletowe więcej niż odpowiadający mu otwarty łańcuch, ponieważ dodatkowe wiązanie amidowe łączy oba końce i zamyka pierścień. Inne peptydy cykliczne mogą jednak tworzyć pierścień z udziałem łańcuchów bocznych, dlatego zasada ta nie dotyczy automatycznie każdej cząsteczki określanej jako cykliczna. Badania kalaty B1 potwierdziły konkretny przypadek cyklicznego szkieletu zawierającego dodatkowo mostki disiarczkowe. Zamknięcie szkieletu w pierścień oraz tworzenie połączeń pomiędzy łańcuchami bocznymi należy więc opisywać oddzielnie podczas liczenia wiązań i przedstawiania architektury molekularnej. [6]

8. Czy wiązania peptydowe są zawsze idealnie płaskie?

Nie. Grupy peptydowe są w przybliżeniu płaskie, ale możliwe są mierzalne odchylenia od idealnej geometrii. Badanie łączące obliczenia kwantowo-mechaniczne z analizą danych strukturalnych peptydów i białek wykazało niewielkie zniekształcenia związane z lokalnym ułożeniem szkieletu. Obserwacje te uzupełniają uproszczony model podręcznikowy, ale nie czynią go bezużytecznym. Planarność pozostaje ważną preferencją strukturalną wynikającą z elektronowej budowy grupy amidowej, jednak dokładna analiza strukturalna powinna uwzględniać lokalne różnice charakterystyczne dla konkretnej cząsteczki. [2]

9. Czy białko może się zginać, skoro obrót wokół wiązania peptydowego jest ograniczony?

Tak. Szkielet białka zawiera inne wiązania, wokół których mogą zachodzić zmiany kątów torsyjnych. Ograniczony obrót wokół amidowego wiązania C–N nie unieruchamia więc całego łańcucha. Analizy strukturalne rozróżniają kąty obrotu wokół sąsiednich wiązań szkieletowych od kąta związanego z samym wiązaniem peptydowym. Ograniczenia steryczne, lokalne oddziaływania chemiczne oraz rodzaj sąsiednich reszt wpływają dodatkowo na to, które ułożenia są energetycznie i fizycznie dostępne. Białka nie są więc ani sztywnymi prętami, ani łańcuchami złożonymi z całkowicie swobodnie obracających się elementów. Ich struktura wynika z połączenia ograniczonych i stosunkowo elastycznych stopni swobody szkieletu. [2]

10. Czym są wiązania peptydowe cis i trans?

Określenia cis i trans opisują różne przestrzenne ułożenie grup znajdujących się po obu stronach wiązania peptydowego. W typowych szkieletach białkowych dominuje konfiguracja trans. Szczególnej uwagi wymagają wiązania peptydowe związane z proliną, ponieważ konfiguracja cis występuje w ich przypadku częściej niż dla wielu innych kombinacji reszt. W badaniach NMR termicznie rozwiniętego kolagenu wykryto obie konfiguracje. Wyniki te dotyczą jednak konkretnego białka w określonych warunkach eksperymentalnych i nie powinny być przekształcane w uniwersalne wartości procentowe dotyczące wszystkich peptydów i białek. Terminy cis i trans opisują geometrię wiązania peptydowego, a nie różne rodzaje wiązań chemicznych. [9]

11. Czy podczas tworzenia wiązania peptydowego zawsze bezpośrednio uwalniana jest woda?

Nie. Znane równanie przedstawiające uwalnianie wody opisuje sumaryczną relację kondensacji pomiędzy wolnymi grupami funkcyjnymi, ale nie przedstawia każdego rzeczywistego mechanizmu powstawania wiązań peptydowych. Synteza rybosomalna wykorzystuje aktywowane substraty połączone z tRNA, a badania eksperymentalne wskazują na udział chemii substratu w katalizie. Bezpośredni przebieg reakcji jest więc bardziej złożony niż proste usunięcie wody z dwóch swobodnie rozpuszczonych aminokwasów. Rozróżnienie pomiędzy sumarycznym bilansem reakcji a rzeczywistym mechanizmem biologicznym zapobiega przekształceniu przydatnego równania edukacyjnego w nieprawidłowy opis syntezy białek. [3]

12. Czy zmieszanie aminokwasów z wodą prowadzi do powstania białka?

Nie. Mieszanina wolnych aminokwasów nie tworzy automatycznie określonej sekwencji białkowej. Kontrolowane tworzenie peptydów wymaga odpowiedniej chemii, a w komórkach także uporządkowanej maszynerii syntezy zdolnej do kontrolowania kolejności aminokwasów i tworzenia wiązań. Eksperymenty dotyczące nierybosomalnego składania peptydów wykazały, że zaburzenie określonego elementu katalitycznego może uniemożliwić powstawanie badanego produktu peptydowego. Wyniki dotyczą konkretnego układu biosyntetycznego, ale pokazują szerszą zasadę: sama obecność molekularnych składników budulcowych nie wystarcza. Powstanie zdefiniowanej sekwencji wymaga kontrolowanego tworzenia połączeń molekularnych. [7]

13. Czy wiązanie peptydowe jest tym samym co wiązanie wodorowe?

Nie. Wiązanie peptydowe jest kowalencyjnym połączeniem w szkielecie cząsteczki, natomiast wiązanie wodorowe jest oddziaływaniem pomiędzy odpowiednim donorem i akceptorem wodoru. Grupy chemiczne znajdujące się w szkielecie peptydowym mogą uczestniczyć w tworzeniu wiązań wodorowych bez powstawania dodatkowych wiązań peptydowych. Badania pofałdowanego dekapeptydu CLN025 analizowały wiązania wodorowe i inne oddziaływania uczestniczące w stabilizacji jego struktury. Rozróżnienie to oddziela wiązania definiujące podstawową kowalencyjną sekwencję łańcucha od oddziaływań pomagających już połączonemu łańcuchowi organizować się w przestrzeni trójwymiarowej. [8]

14. Czy mostek disiarczkowy jest rodzajem wiązania peptydowego?

Nie. Mostek disiarczkowy jest kowalencyjnym połączeniem siarka–siarka, zwykle powstającym pomiędzy łańcuchami bocznymi cysteiny. Wiązanie peptydowe jest natomiast połączeniem amidowym łączącym grupy pochodzące od aminokwasów w szkielecie peptydu. Badania syntezy BPTI traktowały budowę szkieletu i powstawanie mostków disiarczkowych jako odrębne procesy. Oba rodzaje wiązań mogą mieć istotne znaczenie dla struktury cząsteczki, ale łączą inne atomy i uczestniczą w innych reakcjach chemicznych. Rozerwanie mostka disiarczkowego nie musi więc przecinać szkieletu peptydowego, natomiast rozszczepienie wiązania peptydowego bezpośrednio zmienia ciągłość sekwencji łańcucha. [5]

15. Czy denaturacja białka powoduje rozerwanie wiązań peptydowych?

Nie jest to konieczne. Denaturacja oznacza zaburzenie typowej pofałdowanej lub zespołowej struktury białka i z definicji nie wymaga rozszczepienia wiązań peptydowych. W zależności od zastosowanych warunków degradacja chemiczna może zachodzić jednocześnie z denaturacją, ale obu procesów nie należy automatycznie utożsamiać. W badaniach termicznie rozwiniętego kolagenu nadal analizowano różne konfiguracje jego wiązań peptydowych. Rozwinięty łańcuch i łańcuch poddany hydrolizie są więc różnymi stanami molekularnymi: pierwszy dotyczy przede wszystkim organizacji trójwymiarowej, natomiast drugi zmiany połączeń kowalencyjnych. [9]

16. Czy hydroliza natychmiast prowadzi do powstania wolnych aminokwasów?

Nie zawsze. Hydroliza jednego wewnętrznego wiązania peptydowego w dłuższym otwartym łańcuchu prowadzi zazwyczaj do powstania dwóch krótszych fragmentów peptydowych. Dalsze reakcje rozszczepiania są konieczne, aby stopniowo zmniejszać długość tych fragmentów i ostatecznie uwolnić pojedyncze aminokwasy. W badaniach eksperymentalnych identyfikowano konkretne fragmenty powstające po rozszczepieniu wiązań peptydowych, między innymi podczas badań degradacji interleukiny 11 i wazoaktywnego peptydu jelitowego. Rodzaj produktów zależy od miejsc, które zostały rozszczepione, oraz stopnia zaawansowania hydrolizy. Określenie „zhydrolizowany” nie oznacza więc automatycznie, że peptyd lub białko zostało całkowicie przekształcone w wolne aminokwasy. [11] [12]

17. Czy wszystkie wiązania peptydowe rozpadają się z taką samą szybkością?

Nie. Obserwowana szybkość rozszczepiania zależy od sekwencji peptydu, lokalnej struktury molekularnej, dostępności wiązania, sąsiednich grup chemicznych, składu roztworu, temperatury, pH oraz obecności katalizatorów, takich jak enzymy proteolityczne. Badania interleukiny 11 i wazoaktywnego peptydu jelitowego wykazały selektywną, zależną od warunków degradację, a nie jednakowe zachowanie wszystkich wiązań. Eksperymenty te nie określają uniwersalnego czasu trwałości dla innych peptydów. Naukowo uzasadniony wniosek jest taki, że stabilność wiązania peptydowego należy oceniać w odniesieniu do konkretnej cząsteczki, środowiska i reakcji, a nie przewidywać wyłącznie na podstawie nazwy wiązania. [11] [12]

18. Czym różni się wiązanie peptydowe od wiązania izopeptydowego?

Typowe wiązanie peptydowe w szkielecie zwykle łączy główną grupę pochodzącą od grupy karboksylowej jednej reszty z główną grupą aminową kolejnej reszty. Wiązanie izopeptydowe również jest połączeniem amidowym, ale w jego tworzeniu uczestniczy co najmniej jedna grupa funkcyjna znajdująca się poza typowym układem szkieletu, na przykład odpowiednia grupa w łańcuchu bocznym aminokwasu. Oba rodzaje połączeń opierają się więc na pokrewnej chemii amidowej, ale zajmują inne miejsca w architekturze molekularnej. Rozróżnienie jest istotne, ponieważ samo wykrycie wiązania amidowego nie wystarcza do stwierdzenia, że należy ono do zwykłego szkieletu peptydowego.

19. Dlaczego wiązania peptydowe są ważne dla struktury białek?

Wiązania peptydowe utrzymują uporządkowaną kowalencyjną sekwencję reszt aminokwasowych, a jednocześnie nakładają ograniczenia geometryczne na szkielet cząsteczki. Ich częściowy charakter wiązania podwójnego ogranicza obrót wokół amidowego połączenia C–N i sprzyja w przybliżeniu płaskiej geometrii grupy peptydowej. Jednocześnie grupy karbonylowe i N–H w szkielecie mogą uczestniczyć we wzorcach wiązań wodorowych ważnych dla struktur wyższego rzędu. Wiązania peptydowe nie tylko łączą więc aminokwasy — ich właściwości elektronowe i geometryczne pomagają określać możliwości strukturalne całego łańcucha. [1] [2]

20. Czy enzymy mogą rozrywać wiązania peptydowe?

Tak. Proteazy i peptydazy mogą katalizować hydrolizę wiązań peptydowych, ale nie muszą przecinać wszystkich wiązań bez rozróżnienia. Poszczególne enzymy rozpoznają określone sekwencje, środowiska strukturalne lub pozycje w łańcuchach peptydowych. Badania strukturalne penicillopepsyny analizowały sposób organizacji substratu i wody przez proteinazę aspartylową podczas hydrolizy, natomiast Davidson i Hutton wykazali selektywne przetwarzanie substratów związanych z proinsuliną. Przykłady te pokazują, w jaki sposób układy biologiczne mogą w kontrolowany sposób rozszczepiać określone wiązania peptydowe podczas przetwarzania i degradacji cząsteczek. [4] [10]

Ograniczenia w interpretacji badań nad wiązaniami peptydowymi

Podczas przechodzenia od podstawowej chemii wiązań peptydowych do wniosków dotyczących rzeczywistych peptydów i białek należy pamiętać o kilku ograniczeniach.

Po pierwsze, idealizowana grupa peptydowa przedstawiana w podręcznikach jest modelem typowego układu strukturalnego. Rzeczywiste struktury molekularne mogą wykazywać mierzalne odchylenia od idealnej planarności i geometrii. [2]

Po drugie, stabilność wiązania peptydowego zależy od kontekstu. Wyników eksperymentów prowadzonych w podwyższonej temperaturze, przy nietypowym pH, bardzo małym stężeniu lub w obecności określonych katalizatorów nie należy automatycznie wykorzystywać do przewidywania zachowania cząsteczki w zupełnie innych warunkach. [11] [12]

Po trzecie, różne enzymy wykorzystują różne mechanizmy katalityczne. Dowody opisujące hydrolizę prowadzoną przez jedną proteinazę aspartylową nie oznaczają, że wszystkie proteazy rozszczepiają wiązania peptydowe w dokładnie taki sam sposób. [4]

Po czwarte, wiązania peptydowe mogą powstawać poprzez różne mechanizmy. Translacja rybosomalna, biosynteza nierybosomalna i laboratoryjna synteza chemiczna mogą prowadzić do powstawania połączeń amidowych, mimo że wykorzystują odmienne substraty i maszynerię molekularną. [3] [7]

Po piąte, zmian struktury białka nie należy automatycznie interpretować jako rozszczepienia wiązań peptydowych. Denaturacja, zmiany konformacyjne, przejścia cis–trans, zaburzenie wiązań wodorowych, redukcja mostków disiarczkowych i hydroliza wiązań peptydowych opisują różne zdarzenia molekularne.

Rozróżnienia te są istotne, ponieważ termin wiązanie peptydowe opisuje konkretny rodzaj połączenia kowalencyjnego. Aby zrozumieć, co rzeczywiście dzieje się z peptydem lub białkiem, należy ustalić, które wiązanie chemiczne lub oddziaływanie molekularne uległo zmianie.

Résumé

Wiązania peptydowe są kowalencyjnymi połączeniami amidowymi, które łączą reszty aminokwasowe w łańcuchy peptydowe i białkowe. Choć często przedstawia się je po prostu jako wiązania C–N w powtarzającym się fragmencie szkieletu –C(=O)–NH–, ich chemia jest bardziej złożona niż chemia zwykłego, swobodnie obracającego się wiązania pojedynczego.

Delokalizacja elektronów w obrębie grupy amidowej nadaje połączeniu C–N częściowy charakter wiązania podwójnego, ograniczając jego rotację i sprzyjając w przybliżeniu płaskiej geometrii grupy peptydowej. Jednocześnie możliwość obrotu wokół sąsiednich wiązań szkieletowych pozwala łańcuchom peptydowym przyjmować bardzo różnorodne struktury trójwymiarowe. [1] [2]

Wiązania peptydowe występują w szkielecie typowych peptydów i białek, ale należy odróżniać je od wiązań wodorowych, mostków disiarczkowych, oddziaływań jonowych, efektu hydrofobowego oraz wyspecjalizowanych połączeń łańcuchów bocznych, takich jak wiązania izopeptydowe.

Mogą one powstawać w wyniku różnych procesów. Rybosomy tworzą wiązania peptydowe podczas translacji z wykorzystaniem aktywowanych substratów związanych z tRNA, układy nierybosomalne wykorzystują wyspecjalizowaną maszynerię enzymatyczną, natomiast synteza laboratoryjna opiera się na kontrolowanych reakcjach chemicznego sprzęgania. [3] [7]

Równie ważne jest ich rozszczepianie. Hydroliza może podzielić łańcuch peptydowy na krótsze fragmenty, a proteazy i peptydazy umożliwiają organizmom selektywne przeprowadzanie tego procesu. Badania proteinaz, przetwarzania proinsuliny, degradacji interleukiny 11 i wazoaktywnego peptydu jelitowego pokazują, że rozszczepianie zależy od kontekstu molekularnego oraz warunków eksperymentalnych. [4] [10] [11] [12]

Najważniejsza zasada jest więc prosta:

wiązania peptydowe zapewniają kowalencyjną ciągłość łańcuchów aminokwasowych, natomiast ich struktura elektronowa, kontrolowane tworzenie i selektywne rozszczepianie łączą podstawową chemię z biologią peptydów i białek.

Avis de non-responsabilité

Artykuł ma wyłącznie charakter edukacyjny i naukowo-informacyjny. Wyjaśnia chemię wiązań peptydowych, ich strukturę molekularną, powstawanie, hydrolizę oraz przykłady pochodzące z opublikowanych badań. Nie stanowi porady medycznej, wskazówki dotyczącej leczenia, instrukcji laboratoryjnej, rekomendacji produktu ani porady dotyczącej stosowania jakiegokolwiek peptydu lub białka. Wyniki badań obliczeniowych, strukturalnych, biochemicznych, badań na zwierzętach oraz innych eksperymentów powinny być interpretowane w granicach warunków i ograniczeń poszczególnych badań.

Références

1. Fedorov, D. G. (2024). The peptide bond: Resonance increases bond order and complicates fragmentation. ChemPhysChem, 25(14), Article e202400170. https://doi.org/10.1002/cphc.202400170
2. Improta, R., Vitagliano, L., & Esposito, L. (2011). Peptide bond distortions from planarity: New insights from quantum mechanical calculations and peptide/protein crystal structures. PLOS ONE, 6(9), Article e24533. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0024533
3. Weinger, J. S., Parnell, K. M., Dorner, S., Green, R., & Strobel, S. A. (2004). Substrate-assisted catalysis of peptide bond formation by the ribosome. Nature Structural & Molecular Biology, 11(11), 1101–1106. https://doi.org/10.1038/nsmb841
4. James, M. N., & Sielecki, A. R. (1985). Stereochemical analysis of peptide bond hydrolysis catalyzed by the aspartic proteinase penicillopepsin. Biochemistry, 24(14), 3701–3713. https://doi.org/10.1021/bi00335a045
5. Ferrer, M., Woodward, C., & Barany, G. (1992). Solid-phase synthesis of bovine pancreatic trypsin inhibitor (BPTI) and two analogues. A chemical approach for evaluating the role of disulfide bridges in protein folding and stability. International Journal of Peptide and Protein Research, 40(3–4), 194–207. PubMed record
6. Saether, O., Craik, D. J., Campbell, I. D., Sletten, K., Juul, J., & Norman, D. G. (1995). Elucidation of the primary and three-dimensional structure of the uterotonic polypeptide kalata B1. Biochimie, 34(13), 4147–4158. https://doi.org/10.1021/bi00013a002
7. Stachelhaus, T., Mootz, H. D., Bergendahl, V., & Marahiel, M. A. (1998). Peptide bond formation in nonribosomal peptide biosynthesis. Catalytic role of the condensation domain. Journal of Biological Chemistry, 273(35), 22773–22781. https://doi.org/10.1074/jbc.273.35.22773
8. Hatfield, M. P. D., Murphy, R. F., & Lovas, S. (2010). VCD spectroscopic properties of the beta-hairpin forming miniprotein CLN025 in various solvents. Biopolymers, 93(5), 442–450. https://doi.org/10.1002/bip.21356
9. Sarkar, S. K., Young, P. E., Sullivan, C. E., & Torchia, D. A. (1984). Detection of cis and trans X-Pro peptide bonds in proteins by 13C NMR: application to collagen. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 81(15), 4800–4803. https://doi.org/10.1073/pnas.81.15.4800
10. Davidson, H. W., & Hutton, J. C. (1987). The insulin-secretory-granule carboxypeptidase H. Purification and demonstration of involvement in proinsulin processing. Biochemical Journal, 245(2), 575–582. https://doi.org/10.1042/bj2450575
11. Kenley, R. A., & Warne, N. W. (1994). Acid-catalyzed peptide bond hydrolysis of recombinant human interleukin 11. Pharmaceutical Research, 11(1), 72–76. https://doi.org/10.1023/a:1018945727640
12. Mody, R., Tramontano, A., & Paul, S. (1994). Spontaneous hydrolysis of vasoactive intestinal peptide in neutral aqueous solution. International Journal of Peptide and Protein Research, 44(5), 441–447. https://doi.org/10.1111/j.1399-3011.1994.tb00180.x