Peptidy a bielkoviny vs. aminokyseliny: najdôležitejšie rozdiely

Aminokyseliny sú základnými molekulárnymi jednotkami, z ktorých vznikajú peptidy a bielkoviny. Peptidy sú reťazce aminokyselinových zvyškov spojených predovšetkým peptidovými väzbami, zatiaľ čo bielkoviny sa skladajú z jedného alebo viacerých polypeptidových reťazcov, ktorých sekvencia, štruktúra, vzájomné interakcie, biologické spracovanie a funkčný kontext ovplyvňujú ich identitu. Všetky tieto skupiny sú chemicky prepojené, ale tieto pojmy sa nedajú použiť zamenne.

Rozdiel medzi voľným aminokyselinou a peptidom sa dá pomerne ľahko definovať: spojenie aminokyselín prostredníctvom peptidových väzieb vedie k vzniku novej molekuly s určitou sekvenciou a spôsobom spojenia atómov. Hranica medzi medzi peptidom a bielkovinou je oveľa menej jednoznačná.

Dĺžka reťazca je užitočným orientačným kritériom. V vzdelávacích materiáloch alebo v niektorých klasifikačných systémoch sa možno stretnúť napríklad s dohodnutou hranicou približne 50 aminokyselinových zvyškov. Vedecká literatúra však nepoužíva jeden univerzálny limit. Reťazec pozostávajúci z desiatich zvyškov bol opísaný ako miniproteín, štrukturally usporiadanú molekulu pozostávajúcu z 29 zvyškov definovali ako polypeptid, a niektoré bielizny sa môžu nachádzať vo veľkej miere v neusporiadanom stave namiesto toho, aby prijali jednu trvalú, kompaktnú štruktúru. [1] [2] [3]

Tieto príklady ilustrujú dôležitý princíp: dĺžka sekvencie poskytuje dôležité informácie, ale sama o sebe nestačí na jednoznačnú klasifikáciu každého aminokyselinového reťazca.

Pre lepšie rozlíšenie peptidy, polypeptidy a bielkoviny, je vhodné zohľadniť hneď niekoľko vlastností naraz:

• počet aminokyselinových zvyškov;
• ich poradie;
• či je molekula lineárna, cyklická, rozvetvená alebo viacreťazcová;
• spôsob kovalentných väzieb;
• experimentálne potvrdenú štruktúru;
• posttranslačné alebo chemické modifikácie;
• spôsob biologického spracovania molekuly;
• terminológiu, ktorá sa v odbornej literatúre používa pre konkrétnu molekulu.

V tomto článku vysvetľujeme, aký vzťah majú medzi sebou aminokyseliny, peptidy, polypeptidy a bielkoviny, ako dĺžka reťazca ovplyvňuje používanú terminológiu, ako peptidové väzby vytvárajú reťazce a prečo je dôležité poznať sekvencie, molekulárnej štruktúry a experimentálne potvrdených vlastností je informatívnejšia než samotný názov kategórie.

Aké sú rozdiely medzi aminokyselinami, peptidmi a bielkovinami?

Aminokyseliny sú jednotlivé stavebné jednotky

Typický alfa-aminokyselina obsahuje centrálny atóm uhlíka spojený s aminoskupinou, karboxylovou skupinou, atómom vodíka a premenlivým postranným reťazcom.

Práve bočný reťazec odlišuje jednu aminokyselinu od druhej.

V podmienkach, ktoré prevládajú v mnohých biologických prostrediach, sa amínové a karboxylové skupiny často vyskytujú v nabitých formách. Populárny neutrálny štruktúrny vzorec používaný v základnej chémii je teda užitočným spôsobom znázornenia aminokyseliny, ale nemusí nevyhnutne reprezentovať jej prevládajúci iónový stav za všetkých biologických podmienok.

Bočné reťazce jednotlivých aminokyselín sa líšia okrem iného:

• veľkosťou;
• elektrickým nábojom;
• s polaritou;
• hydrofóbnosťou;
• schopnosťou vytvárať vodíkové väzby;
• priestorovými vlastnosťami;
• chemickou reaktivitou.

Napríklad glycín má ako postranný reťazec jediný atom vodíka, preto je štrukturalne menší ako ostatné štandardné aminokyseliny. Cysteín naproti tomu obsahuje postranný reťazec s atómom síry, ktorý sa môže účastniť tvorby disulfidových mostíkov.

Ostatné aminokyseliny môžu obsahovať aromatické, kyslé, zásadité, polárne alebo predovšetkým nepolárne bočné reťazce.

Tieto rozdiely pomáhajú pochopiť, prečo nahradenie jednej aminokyseliny inou môže zmeniť vlastnosti peptidu alebo bielkoviny. Kostra molekuly môže byť naďalej spojená rovnakým typom peptidových väzieb, ale chemické vlastnosti vyplývajúce z prítomnosti konkrétnych postranných reťazcov sa menia.

Aminokyselina sa môže vyskytovať a zúčastňovať na metabolizme aj nezávisle od peptidu alebo bielkoviny.

Voľné aminokyseliny sú samostatné molekuly.

Po začlenení do peptidového alebo bielkovinového reťazca sa jednotlivé jednotky presnejšie nazývajú aminokyselinové zvyšky.

V bežnej reči je tvrdenie, že bielkovina je „reťazec aminokyselín”, zrozumiteľné. Z hľadiska štrukturálnej chémie je však presnejší výraz „reťazec aminokyselinových zvyškov”, pretože zaradenie aminokyseliny do reťazca mení jej chemický kontext.

Peptidy obsahujú aminokyseliny spojené peptidovými väzbami

V typovej peptidovej kostre je uhlíkový atom karbonylovej skupiny pochádzajúcej z karboxylovej skupiny jedného zvyšku spojený s atomom dusíka viazaným na nasledujúci zvyšok.

Toto kovalentné amidové spojenie sa nazýva peptidovou vazbou.

Spojenie dvoch zvyškov vedie k vzniku dipeptidu.

Tri zvyšky tvoria tripeptid.

Štyri tvoria tetrapeptid, a ďalšie predlžovanie reťazca vedie k vzniku čoraz dlhších peptidov a polypeptidov založených na rovnakom všeobecnom type chemickej kostry.

Vznikajúca molekula je niečím viac než len súborom svojich zložiek.

Zmes obsahujúca samostatné molekuly glycínu a alanínu sa chemicky líši od dipeptidu glycylalaníny.

Spojená molekula má:

• určitú sekvenciu;
• definované kovalentné väzby;
• špecifické koncové skupiny;
• vlastnú molekulovú hmotnosť;
• možné konformácie;
• chemické vlastnosti iné ako vlastnosti jednotlivých aminokyselín.

Obrátenie poradia vedie k vzniku alanylglycín.

Glycylalanín a alanylglycín obsahujú rovnaké druhy aminokyselín, ale majú inú sekvenciu.

Tento jednoduchý príklad ukazuje jednu zo základných zásad chémie peptidov:

Aminokyselinové zloženie nie je to isté ako aminokyselinová sekvencia.

Peptidové väzby majú taktiež charakteristické štruktúrne vlastnosti. Ich elektrónové usporiadanie obmedzuje otáčanie okolo väzby uhlík – dusík v kostre, zatiaľ čo susedné väzby zodpovedajú za značnú časť konformačnej pružnosti reťazca.

Eperimentálne a výpočtové štúdie ukazujú, že peptidová skupina je približne plochá, hoci sú možné malé odchýlky od ideálnej planárnosti. [4]

Bielkoviny obsahujú jeden alebo viac polipeptidových reťazcov

Bielkovina sa zvyčajne chápe ako biologická makromolekula zložená z jedného alebo viacerých polypeptidových reťazcov.

Tieto reťazce môžu vytvárať:

• čierne globulárne štruktúry;
• predĺžené štruktúry;
• štruktúry súvisiace s membránami;
• flexibilné regióny;
• vnútorne neusporiadané regióny;
• komplexy zložené z viacerých reťazcov;
• kombinácie rôznych štruktúrnych prvkov.

Niektoré bielidlá obsahujú tiež pripojené sacharidy, lipidy, ióny kovov, protetické skupiny, kovalentné modifikácie alebo iné s nimi spojené zložky.

Označenie danej molekuly za bielkovinu preto zvyčajne poskytuje viac informácií než len konštatovanie prítomnosti peptidových väzieb.

Tento pojem umiestňuje molekulu do širšieho v štrukturálnom a biologickom kontexte.

To však neznamená, že každá molekula označená ako bielkovina musí mať:

• určitú minimálnu dĺžku;
• jednu trvalo pevnú štruktúru;
• iba jeden polypeptidový reťazec;
• enzymatickú aktivitu;
• jeden určitý druh biologickej funkcie.

Dobrým príkladom je bielkovina KISS1.

Vedci využili okrem iného nukleárnu magnetickú rezonanciu a malouhlhové röntgenové rozptyl, aby charakterizovali KISS1 ako vnútorne neusporiadaný proteín, ktorý je o niečo natiahnutejší ako typické štatistické polymérne vlnko. Jeho klasifikácia ako proteínu teda nezávisí od prítomnosti jednej kompaktnej a stálej štruktúry. [3]

Aminokyseliny, peptidy a bielidlá – porovnanie

Tabuľka uvádza konvenčné rozdiely a nestanovuje jednu oficiálnu hranicu platnú pre všetky molekuly.

Príklady krátkych usporiadaných molekúl a vnútorne neusporiadaných proteínov ukazujú, kde zjednodušené definície vyžadujú dodatočné vysvetlenie. [1] [2] [3]

Polipeptyd

Keď sa mnoho aminokyselinových zvyškov spojí opakujúcou sa kostrou obsahujúcou peptidové väzby, vzniká polypeptid.

Bielkovina môže obsahovať jeden polypeptidový reťazec alebo niekoľko reťazcov spojených do väčšej štruktúry.

Tieto pojmy teda zdôrazňujú trochu iné vlastnosti:

polypeptid vzťahuje sa predovšetkým na chemickú štruktúru reťazca;

bielkovina zvyčajne opisuje kompletnú biologickú molekulu alebo molekulárny komplex.

Toto rozlíšenie je užitočné pri čítaní vedeckých publikácií.

V jednej práci môžu autori opísať syntézu polypeptidu pred určením jeho priestorovej štruktúry alebo biologickej aktivity. V inej môžu analyzovať bielkovinu zloženú z niekoľkých polypeptidových reťazcov.

V žiadnom z týchto prípadov to neznamená zmenu základnej chémie aminokyselín.

V štúdii porovnávajúcej bakteriálnu expresiu so syntézou peptidov na pevnej fáze sa analyzovali 20- až 40-zvyškové „polypeptidy a minibielkoviny”. Použitá terminológia ukazuje, že sa tieto pojmy môžu čiastočne prekrývať v závislosti od dĺžky, štrukturálnych vlastností a vedeckého kontextu. [5]

Dĺžka reťaze verzus klasifikácia

Čo znamenajú dipeptid, tripeptid, oligopeptid a polypeptid?

Dipeptid obsahuje dva aminokyselinové zvyšky.

Tripeptid obsahuje tri.

Podobne tetrapeptid a pentapeptid obsahujú, resp., štyri a päť zvyškov.

Tieto názvy umožňujú presne určiť počet zvyškov, ak sa vzťahujú na celý analyzovaný reťazec.

Oligopeptid zvyčajne znamená pomerne krátky reťazec.

Polypeptid zdôrazňuje prítomnosť mnohých aminokyselinových zvyškov v jednom reťazci a často, aj keď nie vždy, sa používa v súvislosti s dlhšími sekvenciami.

Číselné hranice medzi termínmi ako oligopeptid, peptid a polypeptid sa líšia v závislosti od disciplíny a publikácie.

Preto je skutočná sekvencia alebo autormi uvedený počet rezíduí spoľahlivejší než predpoklad, že všetci výskumníci používajú rovnakú konvenciu.

V typickom nerozvetvenom, lineárnom reťazci obsahujúcom N Reszt účinkuje:

n − 1 peptidových väzieb v kostre.

Tripeptid teda obsahuje tri zvyšky, ale dve peptidové väzby.

Otvorený reťazec zložený z desiatich zvyškov má deväť takýchto väzieb.

Táto závislosť sa týka jedného otvoreného reťazca.

Cyklický peptid uzavretý spojením N- a C-konca má dodatočnú väzbu uzatvárajúcu kostru, preto pri n zvyškoch obsahuje n peptidových väzieb v kostre.

Vzťahy vyskytujúce sa medzi postrannými reťazcami sa musia analyzovať samostatne.

Predstavuje 50 aminokyselín hranicu medzi peptidom a bielkovinou?

Dĺžka približne 50 zvyškov aminokyselín využíva sa ako praktická vzdelávacia konvencia, ktorá umožňuje odlišovať peptidy od bielkovín.

Nie je to však univerzálny chemický zákon.

Prechod od 50 do 51 zvyškov nespôsobuje žiadnu náhlu chemickú premenu, ktorá by automaticky menila peptid na bielkovinu.

Jednotlivé vedné disciplíny aplikujú tieto pojmy mierne odlišným spôsobom a niektoré molekuly si zachovali historicky zaužívané názvy, ktoré nezodpovedajú jednoduchému číselnému limitu.

Dobrým príkladom je CLN025.

CLN025 obsahuje iba desať zvyškov, a napriek tomu ho vedci označili ako miniproteín a analyzovali jeho štruktúru beta-hairpin pomocou spektroskopie a molekulárnej dynamiky. Malá dĺžka mu nebránila v prijatí usporiadanej konformácie za skúmaných podmienok. [1]

To neznamená, že každý peptid zložený z desiatich zvyškov treba nazývať bielkovinou.

Ukazuje však, prečo príliš kategorické vyhlásenia, ako napríklad:

„Každé bielkovina obsahuje viac ako 50 aminokyselín”

alebo

„Každý reťazec kratší ako 50 aminokyselín je neusporiadaný peptid”

sú príliš veľkým zjednodušením.

Presnejším prístupom je považovať počet zvyškov za jednu z viacerých vlastností opísaných pre molekulu.

Krátky peptid možno označiť aj ako polypeptid

Ďalším dobrým príkladom je kalata B1.

V pôvodnej štrukturálnej štúdii bola táto 29-zvyšková rastlinná molekula opísaná ako polypeptid, potvrdila sa jej cyklická kostra a preskúmala sa jej trojrozmerná štruktúra. [2]

Spája teda:

• relatívne krátku sekvenciu;
• cyklickú architektúru kostry;
• dodatočné kovalentné obmedzenia;
• usporiadanú priestorovú štruktúru.

Termín polypeptid preto nemusí nutne označovať veľmi veľkú molekulu.

V závislosti od kontextu môže jednoducho zdôrazňovať, že analyzovaná molekula je reťazcom aminokyselinových zvyškov.

Preto sa pri interpretácii vedeckej literatúry oplatí preveriť skutočnú sekvenciu, počet zvyškov, molekulárnu architektúru a experimentálne výsledky namiesto pripisovania dodatočného významu výlučne použitému názvu.

Počet zvyškov a molekulová hmotnosť sú dve rôzne miery

Počet zostáv určuje, Koľko jednotiek aminokyselín sa nachádza v molekule.

Molekulová hmotnosť opisuje hmotnosť celej molekuly na molekulárnej úrovni.

Tieto hodnoty sú navzájom prepojené, ale nie sú rovnaké.

Jednotlivé aminokyselinové pozostavy majú rôzne hmotnosti. Dva reťazce obsahujúce rovnaký počet zvyškov môžu teda mať rôznu molekulovú hmotnosť, ak sa líšia sekvenciou.

Chemické modifikácie môžu tiež ovplyvniť hmotnosť.

Pridanie uhľovodíka, lipidov, fosforečnej skupiny, koncových modifikácií alebo iných zložiek môže zvýšiť hmotnosť častice bez toho, aby sa zvýšila množstvo aminokyselín v jej štruktúre.

Bielkovina môže okrem toho pozostávať z niekoľkých reťazcov.

Celková dĺžka všetkých reťazcov proteínu sa teda môže líšiť od dĺžky každého jednotlivého reťazca.

Presný vedecký opis by mal určiť, či uvedená hodnota sa týka:

• dĺžka jedného reťazca;
• celkového počtu zvyškov v komplexe;
• masu molekuly jednotlivého reťazca;
• masy celého molekulárneho komplexu.

Žiadny z týchto parametrov sám osebe nepredstavuje biologickú aktivitu ani kvalitu dôkazov týkajúcich sa deklarovaného účinku látky.

Musí sa počítať reálna molekulová forma, ktorej sa analýza týka

Predchodcu a jeho produktov spracovania nemožno automaticky považovať za rovnakú molekulárnu sekvenciu.

Napríklad proinsulina je spracovaná prostredníctvom prechodných foriem na inzulín a peptid C.

Analytický prehľad týkajúci sa konverzných produktov proinsulínu poukazuje na to, prečo je rozlišovanie týchto foriem dôležité pri interpretácii výsledkov meraní. [6]

Výskum enzýmu prítomného v zrno produkovanom inzulínom navyše preukázal selektívnu elimináciu zásadných zložiek z substrátov pochádzajúcich z proinsulínu bez ďalšej degradácie zrelého inzulínu v použitej štúdii. [7]

Bol to experiment týkajúci sa biochemického procesu a nie dôkaz toho, že všetky peptidy podliehajú rovnakému schému rozpadu.

Ak publikácia uvádza dĺžku, hmotnosť, koncentráciu alebo aktivitu peptidu, je vhodné zistiť, či skúmaná hodnota sa týka:

• predchodca;
• prostredníkové formy;
• zrelého peptidu;
• fragment vzniknutý následkom rozštiepenia;
• jedného reťazca mnohovrstvových častíc;
• kompletného molekulárneho komplexu.

Bez takéhoto rozlišovania môžu dva vedecky správne opísané molekuly zdanlivo odporovať sebe navzájom, hoci v skutočnosti sa týkajú rôznych foriem tej istej alebo prepojenej molekuly.

Štruktúra, zvlnenie a biologická funkcia

Prvostupňová štruktúra: všetko začína sekvenciou

Prvostupňová štruktúra znamená sekvenciu aminokyselín a v úplnejšom chemickom opise tiež významné kovové väzby.

Typ a poradie fragmentov určujú, ktoré bočné reťazce sú dostupné a kde sa nachádzajú v rámci kostry.

Sequence teda nemožno považovať za súčasť zloženia.

Dva reťazce môžu obsahovať presne tie isté typy a množstvo aminokyselín a zároveň ich mať usporiadané v inej poradí.

Zmena poradí môže mať vplyv najmä na:

• rozloženie nákladu;
• rozloženie hydrofóbnych regiónov;
• lokálnu flexibilitu;
• možné konfigurácie vodíkových väzieb;
• tendenciu vytvárať určité druhotné štruktúry;
• rozpoznávanie inými časticami;
• biologická aktivita.

Plná sekvencia teda obsahuje oveľa viac informácií ako obyčajný zoznam aminokyselín prítomných v molekule.

Zmeny sekvencie môžu tiež ovplyvniť vzťah medzi väzbou častice a biologickou odpoveďou.

V štúdii s rastlinným signálnym peptidom systeminy Preukázalo sa, že rôzne regióny sekvencie účinkovali rôznymi spôsobmi na viazanie receptora a jeho aktiváciu. Plná molekula a jej kratšie fragmenty neboli funkčne zhodné. [8]

Druhá, tretia a štvrtá hierarchia

Druhá štruktúra opisuje sa opakujúce sa miestne usporiadanie kostí, ako sú alfa-helisy a beta-kartičky.

Ich vzniku prispievajú okrem iného usporiadané väzby vodíkových väzieb v skeletoch.

Nie vznikajú však tým, že by sa nahradili peptidové väzby zodpovedné za prvotnú štruktúru.

Trojdielna štruktúra opisuje širšiu trojrozmernú organizáciu jednotlivého polypeptidu.

Štvornásobná štruktúra sa týka spôsobu organizácie niekoľkých polypeptidových reťazcov v väčšom molekulárnom komplexe.

Bielkovina vyrobená z jediného reťazca nemusí teda mať štruktúru štvorstranného tela.

Podobne aj krátky peptid nemusí obsahovať všetky úrovne štruktúrnej organizácie, aby mal určité biologické vlastnosti.

Organizácii molekulárnej štruktúry môžu prispieť okrem iného:

• vodné väzby;
• elektrostatický účinok;
• účinky van der Waalsových sil;
• hydrofobný efekt;
• aromatické účinky;
• koordinačné pôsobenie kovových iónov v niektorých molekulách;
• konjugatívne vedľajšie väzby, ako sú disiarčné mostíky.

Diszarktické fosfáty, ak existujú, spájajú atómy síry pochádzajúce z zvyškov cystínu.

Sú chemicky odlišné od peptidových väzieb, ktoré tvoria štruktúru reťazca.

Výskum syntetického živočíšneho pankreatického inhibítora tripsínu (BPTI) Dobro ukazujú rozdiel medzi vytvorením reťazca a získaním jeho správne tvarovanej a aktívnej formy.

Chemickí vedci syntetizovali lineárnu sekvenciu a následne uskutočnili proces oxidácie a falandenia, čím získali materiál zodpovedajúci prirodzenému proteínu v popísaných štrukturálnych a funkčných analýzach. [9]

Môžu peptidy mať stabilnú trojrozmernú štruktúru?

Tak.

Krátky reťazec nemusí automaticky znamenať molekulu bez usporiadaného štruktúry.

CLN025 vytváral beta-hairpinovú štruktúru v skúmaných prostrediach, zatiaľ čo cyklická kalata B1 vykazovala usporiadanú štruktúru napriek prítomnosti iba 29 zvyškov. [1] [2]

Ide však o pozorovania týkajúce sa konkrétnych častíc.

To neznamená, že každý krátky peptid vytvára rovnako stabilnú štruktúru.

To, či konkrétny peptid prijíma usporiadanú konformáciu, závisí okrem iného od:

• sekvencie;
• interakcií medzi zvyšnými zložkami;
• obmedzení vyplývajúcich z cyklickosti;
• disiarczkowe mosty;
• rozpúšťadla;
• teploty;
• koncentrácie;
• prítomnosti zmluvných partnerov;
• chemické modifikácie.

Špecifické prostredie môže byť mimoriadne dôležité.

V syntetickom výskume neuropeptidu Y, ktorý obsahuje 36 zvyškov, sa analyzovala konformita v rozpúšťadle obsahujúcom hlavne trifluoroetanol. V blízkosti C-konca sa pozoroval helikálny región, zatiaľ čo časť N-konca nevykazovala porovnateľne pravidelnú štruktúru. [10]

Pozorovanie uskutočnené v takom prostredí by sa nemalo prezentovať ako dôkaz toho, že peptid má v každej biologickej situácii presne tú istú štruktúru.

Preto je pri interpretácii štrukturálnych štúdií potrebné venovať pozornosť experimentálnym podmienkam.

Vyhlásenie:

„Peptid vytváral helisu za skúmaných podmienok”

je vedecky presnejšie ako:

„Peptid má vždy helikálnu štruktúru”.

Majú všetky bielkoviny rovnakú štruktúru?

Nie.

Mnohé proteíny obsahujú stabilne zovreté domény, ale iné majú rozsiahle regiony, ktoré nie sú správne zorganizované, a niektoré môžu byť do značnej miery neusporiadané.

Takéto častice sa vyskytujú ako dynamické skupiny rôznych konformácií namiesto toho, aby zostali nepretržite v jednej pevnej trojrozmernej štruktúre.

Výskum KISS1 predstavuje priamy príklad takejto situácie.

Výsledky získané pomocou niekoľkých experimentálnych metód potvrdzovali jeho vnútornú neusporiadanosť. [3]

To poukazuje na obmedzenia zjednodušeného vzdelávacieho modelu, v ktorom je každé proteín prezentovaný ako zjednodušená a nepohyblivá častica.

To však neznamená, že vnorelemente neusporiadaného proteínu nemôžu vykazovať organizáciu, vlastnosti účinkov alebo biologický význam.

Vnútorné neporiadky treba tiež odlíšiť od deštrukcia.

Môže to predstavovať prirodzenú vlastnosť danej sekvencie za určitých podmienok.

Denaturácia však znamená narušenie existujúcej štruktúrnej organizácie častice.

Žiadne z týchto javov samo o sebe neznamená hydrolýzu peptidových väzieb ani rozpad častice na voľné aminokyseliny.

Funkcia závisí od konkrétnej molekuly

Aminokyseliny, peptidy a proteíny sa podieľajú na mnohých prekrývajúcich sa biologických procesoch, ale ich zaradenie do jednej z týchto kategórií neznamená spoločný účinok.

Signálny peptid, intracelulárny tripeptid, enzým a štrukturálny proteín môžu byť zostavené z aminokyselinových zvyškov a zároveň plniť úplne odlišné funkcie.

Napríklad v fyziologickom teste, v ktorom sa zúčastnili ľudia, sa analyzovalo GLP-1(7–36) Ako inkretín sa meralo odpovede počas infúzie u siedmich dobrovoľníkov. [11]

Výskum sa týkal konkrétnej signálnej molekuly a konkrétneho experimentálneho protokolu.

To neumožňuje vyvodiť záver, že iné peptidy vyvolávajú rovnaké účinky týkajúce sa vylučovania inzulínu.

Ďalším príkladom je glutatión.

Ide o tripeptid, ktorý sa podieľa na bunkových procesoch redoxu. V jednom zo štúdií sa použila vodná zmes označená izotopmi na stanovenie syntézy glutationu u králikov, čo ukázalo, že aj veľmi malý peptid môže byť študovaný ako metabolicky regulovaná molekula. [12]

Bol to výskum týkajúci sa biosyntézy, a nie výskum suplementácie u ľudí.

Z vedeckého hľadiska je správnou otázkou teda:

Čo robí tá konkrétna molekula alebo sekvencia, za akých podmienok a na základe akých dôkazov?

Termíny „peptid” a „bielkovina” pomáhajú opísať molekulárnu identitu.

Nepredstavujú univerzálnu biologickú funkciu.

Roztrhnutie reťazca môže zmeniť jeho identitu a aktivitu

Hydrolyza vedie k rozštiepeniu peptidových väzieb.

Jednotlivé rozštiepenie môže viesť k vytvoreniu kratších peptidových reťazcov, zatiaľ čo primerane rozsiahla hydrolýza môže nakoniec uvoľniť jednotlivé aminokyseliny.

Jedno rozrezanie dlhého reťazca zvyčajne nezbaví okamžite všetkých jeho zvyškov.

Biologické spracovanie molekúl môže využívať selektívne rozštiepenie okrem iného na:

• aktivácia prekurzorov;
• odstránenie signálnych sekvencií;
• oddelenie funkčných regiónov;
• vytváranie zrelých peptidov;
• koniec činnosti;
• vytvárania molekúl s odlišnými biologickými funkciami.

Výskum systéminy ukazuje, prečo nemožno predpokladať, že fragment automaticky zachováva aktivitu materskej molekuly.

Koncový región N sa podieľal na väzbe receptora, zatiaľ čo koncový región C bol potrebný na jeho aktiváciu. Testované fragmenty sa jednoducho nekonali ako skrátené verzie úplnej signálnej molekuly. [8]

Trávenie je ďalším procesom, v ktorom dochádza k zmene molekulárnej identity.

V štúdii zahŕňajúcej ľudí sa v krvi zistili určité peptidy pochádzajúce z kolagénu po konzumácii hydrolyzátov želatíny. [13]

To potvrzuje prítomnosť konkrétnych fragmentov v rámci tohto výskumu.

To však neznamená, že:

• Každý peptid pochádzajúci z potravín sa vstrebáva v nezmenenej forme;
• každý peptidový fragment prechádza procesom trávenia;
• všetky proteínové hydrolizáty sa správa rovnako;
• Samotné zistenie peptidového fragmentu potvrdzuje danú zdravotnú výhodu.

Prečo hranica medzi peptidom a bielkovinou nie je jednoznačná?

Rôzne termíny odpovedajú na rôzne otázky

Termíny peptid, polypeptid a bielkovina sa do istej miery vzájomne prekrývajú, pretože často zdôrazňujú ďalšie vlastnosti molekuly.

Peptid najčastejšie naznačuje pomerne krátky reťazec.

Polypeptid zdôrazňuje chemickú povahu aminokyselinového reťazca.

Bielkoviny zvyčajne sa vzťahuje na konkrétnu biologickú časticu, molekulárny komplex alebo jednotku s stanoveným štruktúrnym a funkčným kontextom.

Keďže tieto pojmy odpovedajú na trochu odlišné opisné otázky, ich významy sa môžu čiastočne zhodovať.

To však neznamená, že všetky rozdiely zmiznú.

Volný aminokyselina zostáva chemicky inou molekulou ako spojený reťazec.

Dipeptyd zložený z dvoch reťazcov je oveľa menší a štruktúrne jednoduchší ako veľký proteínový komplex zložený z mnohých reťazcov.

Neistota sa objavuje predovšetkým vtedy, keď sa snaží byť stanovená. jednou univerzálnou hranicou počtu rozdeľuje všetky peptidy od všetkých bielkovín.

Vedecké príklady ukazujú obmedzenia jednoduchých pravidiel

Tieto príklady pochádzajú z štruktúrnych, syntetických a biochemických výskumov, a nie z publikácií, ktoré stanovujú jeden oficiálny klasifikačný limit.

Ich význam spočíva predovšetkým v tom, že ukazujú obmedzenia príliš zjednodušených definícií. [1] [2] [3] [7] [9]

Pôvodný alebo syntetický nie je rozhodujúcim faktorom pri klasifikácii

Peptid nie je definovaný tým, že bol vytvorený v laboratóriu.

Podobne proteín nie je definovaný tým, že bol izolovaný z živého organizmu.

Buňky prirodzene syntetizujú peptidy a proteíny, zatiaľ čo vedci môžu získavať veľké množstvo aminokyselinových reťazcov prostredníctvom:

• chemickú syntézu;
• rekonštruovaný expresný gén;
• bezobrázkovú syntézu;
• iné kontrolované systémy výroby.

Výskum, ktorý porovnával expresiu baktérií s syntézou v pevných fázach pre sekvencie obsahujúce 20–40 reťazcov, ukázal, že výber metódy výroby závisí okrem iného od konkrétnej sekvencie a výskumných požiadaviek. [5]

Častica nepriechádza do inej chemickej kategórie len preto, že sa zmenil spôsob jej výroby.

Podobne štúdie syntetického BPTI ukazujú, že chemická syntéza môže viesť k získaniu molekuly klasifikovanej ako proteín. [9]

Len samotné pomenovanie syntetický nepotvrdzuje úplnej molekulárnej zhodnosti, ale syntetický pôvod tiež nevylučuje klasifikáciu ako proteín.

Ako presne opísať molekulu?

Užitočný vedecký opis by mal uvádzať názov molekuly a v príslušných prípadoch aj:

• aminokyselinová sekvencia;
• počet zostávajúcich čísel;
• hmotnosť častíc;
• informáciu, či je štruktúra lineárna alebo cyklická;
• počet reťazcov;
• dôležité konjugatívne vedľajšie väzby;
• chemické modifikácie alebo posttranslačné modifikácie;
• štrukturálne vlastnosti potvrdené experimentálne;
• potvrdenú biologickú funkciu.

Napríklad tento výraz:

„dezadesetročný peptid skúmaný ako mimobílkovina s beta-hairpinovou štruktúrou”

poskytuje oveľa viac informácií ako spor o tom, či musí byť molekula patriť výhradne do kategórie peptidov alebo bielkovín.

Podobne aj pojem:

„vnútorne neusporiadané bielkoviny”

je vedecky správnym opisom, nie protirečením.[1][3]

Toto rozlišovanie má mimoriadny význam pri interpretácii tvrdení týkajúcich sa biologickej činnosti.

Dôkazy týkajúce sa jedného peptidu nemožno automaticky preniesť na iný len preto, že obe častice sú krátkymi reťazcami aminokyselinových pozostávajúcich z jedného reťazca.

Klasifikácia nám hovorí, akú druhú molekulu máme na mysli. Na určenie toho, čo konkrétne daná molekula robí, sú však potrebné testy týkajúce sa práve tejto sekvencie a tejto molekulárnej formy.

Často kladené otázky

1. Sú všetky peptidy bielkoviny?

Nie. Peptidy a proteíny majú spoločnú chemickú základňu vo forme reťazcov aminokyselín, ale nie každý peptid je klasifikovaný ako proteín. Krátke reťazce sa zvyčajne označujú ako peptidy, zatiaľ čo pojem „proteín” zohľadňuje aj biologický, štrukturálny a historický kontext. CLN025 ukazuje, prečo je striktná hranica ťažko určená: výskumníci opisovali túto desaťročatkovú sekvenciu ako mini-proteín s usporiadanou beta-hairpinovou štruktúrou. To však neznamená, že každý krátky peptid je proteín. Len poukazuje na to, že pojmy sú čiastočne pokryté a žiadna jednotlivá reťazcová pozostávačka nevyrieši všetky klasifikačné prípady. [1]

2. Sú peptidy to isté čo aminokyseliny?

Nie. Aminokyseliny sú jednotlivými molekulárnymi jednotkami, zatiaľ čo peptidy obsahujú aminokyselinové zvyšky spojené peptidovými väzbami. Spojenie aminokyselín vedie k vytvoreniu molekuly s vlastnou sekvenciou, koncovými skupinami reťazca, kovalentnými väzbami a chemickými vlastnosťami. Nie je to teda len zmes základných aminokyselín. Štúdie systému peptidov ukazujú význam konkrétnej sekvencie: rôzne časti spojeného peptidu účinkovali odlišne pri väzbe a aktivácii receptora. Výsledky sa týkajú konkrétneho rastlinného systému, ale dobre ilustrujú všeobecnú zásadu, že identita peptidu závisí od jeho spojeného molekulárneho štruktúry. [8]

3. Aký polymér vzniká z aminokyselín?

Reťazec vzniká spojením aminokyselinových zvyškov peptidovými väzbami a označuje sa ako polypeptid. Jeden alebo viac polypeptidových reťazcov môže tvoriť bielkovinu, hoci samotné označenie polypeptid neznačuje konkrétnu priestorovú štruktúru ani biologickú funkciu. V literatúre sa tento termín používa aj pre pomerne krátke sekvencie obsahujúce 20–40 reťazcov. Najpresnejšia všeobecná odpoveď teda znie „polipeptid”, zatiaľ čo pojem „biaľko” sa používa vtedy, keď zodpovedá širšej biologickej identite danej molekuly alebo komplexu. [5]

4. Čo sa aminokyselina líši od ostatných aminokyselín?

Aminokyselina je jednotlivá molekula, ktorá tvorí základnú jednotku, zatiaľ čo ostatné aminokyseliny sú zodpovedajúcou jednotkou po pripojení k peptidovému alebo bielkovinovému reťazcu. Rozdiel vyplýva z toho, že táto jednotka hrá úlohu v štruktúre skeletu a jej konkrétnej pozícii v sekvencii. V štrukturálnych štúdiách peptidov sa často hovorí o pozíciách jednotlivých reštruktúrovacích jednotiek, pretože ovplyvňujú miestnu geometriu a molekulárne interakcie. V bežnom jazyku sa pojem „aminokyseliny v proteíne” chápe zrozumiteľne, ale termín „ostatné aminokyseliny” je chemicky presnejší vo vzťahu k hotovému reťazcu. [4]

5. Je polypeptid vždy bielkovina?

Nie. Polipeptid opisuje predovšetkým aminokyselinový reťazec a nemusí automaticky znamenať, že látka je klasifikovaná ako proteín. Tento termín sa objavuje v štúdiách relatívne krátkych molekúl, ako je B1 s 29 reťazcovými peptidmi, a tiež v prácach týkajúcich sa sekvencií obsahujúcich 20–40 reťazcov. Použitie tohto pojmu závisí od odboru, a preto samotné slovo „polipeptid” nepredstavuje stálu dĺžku, potvrdené zovretie ani biologickú funkciu. Najlepšie je s nimi zaobchádzať ako s opisom chemickej povahy reťazca a ostatné vlastnosti určovať na základe štúdií konkrétnej molekuly. [2] [5]

6. Koľko aminokyselín musí bielkovina obsahovať?

Neexistuje žiadna minimálna hodnota zvyškov, ktorá by fungovala vo všetkých prípadoch. Konvencie založené na dĺžke sú užitočné v oblasti edukácie a klasifikácie, ale existujú uznané výnimky. CLN025 napríklad obsahuje desať zvyškov a napriek tomu bol študovaný ako usporiadaný minibalík s beta-hairpinovou štruktúrou. To však neznamená, že praktické rozlíšenie medzi krátkymi peptidy a väčšími proteínmi je bezvýznamné. Len poukazuje na to, že je najlepšie uvádzať skutočnú hodnotu zvyškov namiesto predkladania jedného kritéria ako univerzálnej zásady názvov. [1]

7. Je hranica 50 aminokyselín striktnou vedeckou zásadou?

Nie. Omezať sa na približne 50 aminokyselín je praktickou konvenciou používanou v niektorých kontextoch a nie univerzálnym chemickým zákonom. Chemické zloženie peptidových väzieb sa nemení náhle pri prechode od 50 do 51 aminokyselín. Výskumy opisujúce krátke reťazce ako minibalky alebo polypeptidy ukazujú, že terminológia môže tiež závisieť od štruktúry, biologického kontextu a vedeckej tradície. Rôzne oblasti môžu používať odlišné operačné definície, a preto by číselný limit mal byť prezentovaný ako konvencia a nie absolútna zásada. [1] [5]

8. Môže krátky peptid vytvárať stabilnú štruktúru?

Áno. Niektoré krátke peptidy môžu pri vhodných podmienkach absorbovať usporiadané štruktúry. CLN025 bolo študované ako beta-hairpinová usporiadaná štruktúra, zatiaľ čo cyklická kalata B1 vykazovala usporiadanú štruktúru aj napriek prítomnosti iba 29 pozostávajúcich zložiek. Tieto výsledky ukazujú možnosti konkrétnych sekvencií, a nie všetkých krátkych peptidov. Zvrhnutie závisí okrem iného od sekvencie, molekulárnych obmedzení, rozpúšťadla, teploty, koncentrácie a modifikácií. Stabilitu štruktúry je teda potrebné posudzovať vo vzťahu k konkrétnej molekule a experimentálnemu prostrediu. [1] [2]

9. Máte všetka proteíny rovnaký trojrozmerný tvar?

Nie. Niektoré proteíny alebo ich regióny sú vnútorným spôsobom neusporiadané a vyskytujú sa ako dynamické skupiny rôznych konformácií namiesto jednej trvalej, pevnej štruktúry. Výskum KISS1 práve potvrdil tento stav. To však neznamená, že všetky proteíny sú neusporiadané ani že neusporiadanie je synonymom poškodenia. Štruktúra proteínov zahŕňa rozsah od stabilných zakrivených domén po flexibilné regióny a dynamické konformatívne skupiny. Správny opis závisí od konkrétnej molekuly a experimentálnych podmienok. [3]

10. Môžu dva peptidy s rovnakou dĺžkou účinkovať inak?

Áno. Takáto rovnaká početnosť reťazcov nepredstavuje rovnakú sekvenciu, štruktúru, chemikáliu ani biologickú aktivitu. Typ bočných reťazcov a poradie aminokyselín ovplyvňujú molekulárne interakcie. Výskum systémínu ukázal, že rôzne fragmenty sekvencie zohrávali rôzne úlohy pri väzbe a aktivácii receptora. Nejde o porovnanie všetkých možných peptidov s rovnakou dĺžkou, ale poukazuje na to, prečo samotná početnosť reťazcov neumožňuje predvídať funkcie. Pri porovnaní dvoch peptidov je potrebné analyzovať ich sekvenciu, štruktúru a priame experimentálne údaje. [8]

11. Obsahuje ťažšia molekula vždy viac aminokyselín?

Nie. Molekulová hmotnosť závisí od počtu a typu aminokyselinových zvyškov a od prítomnosti ďalších chemických skupín. Dva peptidy obsahujúce rovnaký počet zvyškov môžu mať rôznu molekulovú hmotnosť, pretože jednotlivé aminokyseliny sa líšia hmotnosťou. Chemické modifikácie môžu navyše zvyšovať hmotnosť bez toho, aby sa zvýšila hmotnosť zvyškov v skeletoch. Molekulová hmotnosť a počet zvyškov teda opisujú rôzne vlastnosti a žiadna z nich sama nepredstavuje univerzálnu hranicu medzi peptidom a bielkovinou.

12. Sú všetky bielkoviny zložené len z jedného reťazca?

Nie. Bielkoviny môžu obsahovať jeden alebo viac prepojených polypeptidových reťazcov. Dĺžka jednotlivého reťazca a zloženie kompletného proteínu sú teda samostatnými informáciami. Dobrým príkladom biologického spracovania je inzulín: jeho zrelá forma obsahuje dva reťazce spojené disiarčkovými mostíkmi, ktoré vznikajú v dôsledku spracovania proinsulínu a odstránenia peptidu C. Výskumy transformácie identifikujú tieto formy namiesto toho, aby považovali prekurzor a zrelý hormón za rovnaké častice. Pri uvádzaní počtu zvyškov je preto potrebné určiť, či ide o jeden reťazec, všetky reťazce, prekurzor alebo zrelú formu. [6] [7]

13. Plniajú peptidy a proteíny rovnaké funkcie?

Môžu sa podieľať na podobných oblastiach biologie, ale jednotlivé molekuly plnia rôzne funkcie. V štúdiách GLP-1 sa konkrétny peptid analyzoval z hľadiska inkretynového aktivity u ľudí, zatiaľ čo štúdie glutationu sa týkali syntézy tripeptidu zúčastňujúceho sa na redoxných procesoch v bunkovej biológii. To však neznamená, že všetky peptidy vykazujú niektorú z týchto funkcií, rovnako ako všetky proteíny nemajú jednu spoločnú funkciu. Veda podložená porovnanie by malo týkať konkrétnych molekúl, ich sekvencií a experimentálne potvrdených vlastností. [11] [12]

14. Zachováva fragment peptidu funkciu materskej molekuly?

Nie nevyhnutne. Rozštiepenie môže odstrániť región zodpovedný za väzbu, región potrebný pre aktiváciu, alebo môže spôsobiť vznik produktu s úplne inou biologickou funkciou. V štúdii systémínových fragmentov tieto fragmenty jednoducho nereprodukovali úplné spojenie vlastností spojených s väzbou a aktiváciou receptora pozorovaných u celej molekuly. Výsledok závisí od konkrétnej sekvencie a nemožno ho automaticky aplikovať na všetky produkty rozštiepenia. Fragment sa má považovať za samostatnú molekulárnu formu, ktorá si vyžaduje vlastné údaje o štruktúre a aktivite. [8]

15. Zmení denaturácia proteín na aminokyseliny?

Nie. Denaturácia narúša vyššie úrovne štruktúrnej organizácie proteínu, ale definíciou nevyžaduje roztrhnutie jeho peptidového skeletu. Vytvorenie kratších peptidov alebo voľných aminokyselín si vyžaduje hydrolýzu peptidových väzieb, teda iný chemický proces. Samotná štrukturálna neusporiadanosť tiež nemusí znamenať degradáciu, čo je príkladom nezničeného, interné štruktúrne neusporiadaného proteínu KISS1. V veľmi agresívnych podmienkach môže dochádzať súčasne k denaturácii a chemickej degradácii, ale stále ide o samostatné procesy: strata tvaru nie je rovnaká ako roztrhnutie kovalentného reťazca. [3]

16. Môže byť syntetická molekula stále bielkovinou?

Áno. Chemická syntéza nevylučuje klasifikáciu častice ako bielkoviny. Chemickí vedci syntetizovali pečeňový inhibítor tripsínu z hovädzej dobytoky a po vhodnom oxidačnom a faldovacom procese získali materiál zodpovedajúci prirodzenému bielkovine v popísaných analytických a funkčných porovnaniach vrátane inhibičnej aktivity. Výsledok závisel od správneho zostavenia sekvencie, faldovania a charakteristík a neznamená to, že každý syntetický polypeptid automaticky získava správnu štruktúru. Klasifikáciu určuje molekulárna identita a kontext, zatiaľ čo spôsob výroby je samostatnou vlastnosťou. [9]

17. Sú bielkoviny zo živočíšnych zdrojov, proteínové hydrolyzáty a voľné aminokyseliny to isté?

Nie. Živočíšne bielkoviny sú väčšími, prepojenými molekulami; proteínové hydrolyzáty obsahujú zmesi rozpadových produktov, zatiaľ čo voľné aminokyseliny sú jednotlivými molekulárnymi jednotkami. Ich zloženie a molekulárne formy sú teda odlišné. V ľudskom teste sa v krvi zistili určité peptidy pochádzajúce z kolagénu po konzumácii želatínových hydrolyzátov, čo poukazuje na to, že v procese trávenia a vstrebávania môžu dochádzať identifikovateľné peptidové fragmenty. Test však nepotvrdil univerzálne vstrebávanie všetkých peptidov v nezmenenej forme ani rovnocenný účinok všetkých proteínových produktov. [13]

18. Čo je rozdiel medzi peptidom a polypeptidom?

Obidva termíny opisujú reťazce aminokyselinových zvyškov spojených peptidovými väzbami. Termín „peptid” sa často používa pre relatívne krátke reťazce, zatiaľ čo termín „polipeptid” poukazuje na rozbudovanú aminokyselinovú reťazec a používa sa pre dlhšie sekvencie. Neexistuje však univerzálny numerický bod, po ktorom jeden termín musí byť nahradený druhým. Výskumy opisujúce 29-reťazcovú kalatku B1 ako polipeptid a práce týkajúce sa 20–40-reťazcových polipeptidov poukazujú na prekrývajúcu sa terminológiu. Skutočný počet reťazcov a molekulárna štruktúra sú preto informatívnejšie ako predpokladanie pevnej hranice. [2] [5]

19. Môžu rovnaké aminokyseliny vytvárať rôzne peptidy?

Áno. Táto skupina aminokyselin môže viesť k vzniku rôznych peptidov, ak sa zmení ich poradie. Napríklad glicyloalanín a alanyloglicín obsahujú glukín a alanín, ale zmena ich poradí vedie k vzniku inej molekulárnej sekvencie. V dlhších peptidoch môže zmena sekvencie ovplyvniť rozmiestnenie náboja, hydrofóbnych regiónov, väzbových povrchov a štrukturálnych tendencií. Preto identita peptidu závisí nielen od toho, aké aminokyseliny obsahuje, ale aj od ich poradí a spôsobu spojenia.

20. Prečo je sekvencia dôležitejšia ako samotné pomenovanie „peptid”?

Termín „peptid” opisuje širokú chemickú kategóriu a nie jeden typ biologickej aktivity. Dva peptidy sa môžu úplne líšiť sekvenciou, dĺžkou, štruktúrou, lokalizáciou, spôsobom spracovania a molekulárnymi účelmi. Výskum systémínu experimentálne dokazuje, že aj rôzne regióny jednej molekuly môžu zohrávať rôzne úlohy pri väzbe a aktivácii receptora. [8] Z tohto dôvodu nemožno výsledky týkajúce sa jedného peptidu aplikovať na iný len preto, že obe molekuly patria do tej istej kategórie. Na určenie biologickej funkcie sú potrebné údaje týkajúce sa konkrétnej sekvencie a konkrétnej molekuly.

Obmedzenia klasifikácie peptidov a bielkovín

Pri používaní termínov „aminokyselina“, „peptid“, „polipeptid“ a „bielkovina“ je potrebné mať na pamäti niekoľko obmedzení.

Prvým je, neexistuje univerzálna číselná hranica medzi peptidom a bielkom. Takýto limit ako 50 percent môže byť užitočnou konvenciou, ale vedecká literatúra obsahuje jasné výnimky. [1] [2] [5]

Po druhé, štruktúra tiež nevytvára jednoduchú hranicu. Niektoré krátke peptidy získavajú usporiadané štruktúry, zatiaľ čo niektoré uznané proteíny zostávajú do značnej miery vnútorně neusporiadané. [1] [2] [3]

Po tretie, Molekulová hmotnosť a počet reťazcov sú prepojenými, ale odlišnými parametrami. Modifikácie, rôzne druhy zvyškov a prítomnosť niekoľkých reťazcov môžu meniť hmotnosť bez jednoduchého prenosu na dĺžku jednotlivého reťazca.

Po štvrté, Je potrebné rozlišovať medzi predbežnými a zrelými formami. Biologické spracovanie môže meniť dĺžku reťazca, spôsob väzieb a molekulárnu identitu, ako to dokazuje spracovanie proinsulínu. [6] [7]

Po piate, metóda výroby nepredurčuje klasifikáciu. Častice produkované prirodzene a syntetizované chemicky môžu mať rovnakú základnú molekulárnu identitu, ak je potvrdená ich sekvencia, štruktúra a ďalšie dôležité vlastnosti. [5] [9]

Po šieste, Pridelenie kategórie neumožňuje predvídať biologické účinky. Peptidy nemajú jeden spoločný fyziologický účinok len preto, že sú peptidy, rovnako ako všetky proteíny, neplnia jednu funkciu. [8] [11] [12]

Konštrukčné pozorovanie sa musí interpretovať v podmienkach, v ktorých bolo vykonané. Peptid, ktorý má stanovenú konformáciu v jednom rozpúšťadle alebo experimentálnom prostredí, sa môže správať inak za iných podmienok. [10]

Tieto obmedzenia neznamenajú, že terminológia je zbytočná. Skôr ukazujú, prečo je najlepšie ju používať spolu s presnejším opisom molekulárnych vlastností.

Zhrnutie

Aminokyseliny, peptidy, polypeptidy a proteíny patria do tej istej širokej chemickej hierarchie, ale opisujú rôzne úrovne molekulárnej organizácie.

Aminokyseliny sú jednotlivými stavebnými jednotkami.

Keď zostávajúce aminokyseliny zostanú kovafízične spojené peptidovými väzbami, vznikajú peptidy a polypeptidové reťazce.

Bielkoviny sú zložené z jedného alebo viacerých takýchto reťazcov, ktoré sú posudzované v širšom štruktúrnom a biologickom kontexte.

Prechod od aminokyseliny k peptidom je chemicky zreteľný, pretože vytvorenie peptidového väzby vedie k vzniku novej, prepojenej molekuly.

Granica medzi peptidom a bielkom je oveľa menej jednoznačná.

Dĺžka reťazca poskytuje užitočné opisné informácie, ale neexistuje jednotný univerzálny limit počtu zvyškov, ktorý by správne klasifikoval každú molekulu. Výskumy desatrestového minibalku CLN025, 29-restového cyklického kalátu B1 a vnútorně neusporiadaného proteínu KISS1 ukazujú, prečo jednoduché pravidlá vyžadujú dodatočný kontext. [1] [2] [3]

Štruktúra tiež nepredstavuje univerzálnu hranicu. Krátke peptidy môžu mať usporiadané konformácie, zatiaľ čo niektoré proteíny môžu obsahovať výrazný stupeň neusporiadanosti.

Podobne hmotnosť molekuly, prirodzený alebo syntetický pôvod a biologická funkcia samotné nestačia na to, aby sa určilo, či každý reťazec aminokyselín možno nazvať peptidom alebo proteínom.

Preto je v vedeckej komunikácii najviac informatívna presná opisnosť. konkrétnej molekuly:

jej sekvencie, číslu zvyškov, architektúre, modifikáciám, experimentálne pozorovanej štruktúre, stavu spracovania a potvrdeným biologickým vlastnostiam.

Najdôležitejšiu rozdielnosť možno zhrnúť nasledovne:

Aminokyseliny sú základnými stavebnými jednotkami; peptidové väzby spájajú tieto jednotky do peptidov a polypeptidové reťazce; bielkoviny sú však biologickými molekulami zloženými z jedného alebo viacerých takýchto reťazcov. Obyčajne sa však hranica medzi peptidom a bielkovinou zakladá na vedeckých konvenciách a molekulárnom kontexte, a nie na jednotnej univerzálnej množine aminokyselín.

Zrieknutie sa zodpovednosti

Článok má výhradne edukatívny a vedecko-informačný charakter. Vysvetľuje terminológiu, molekulárnu štruktúru, klasifikáciu peptidov a bielkovín, biologické spracovanie molekúl a príklady vychádzajúce z publikovaných výskumov. Neobsahuje lekársku, výživovú radu, odporúčania týkajúce sa liečby, žiadne odporúčania produktov ani rady týkajúce sa použitia peptidov, bielkovín, aminokyselinových produktov, doplnkov alebo súvisiacich látok. Výsledky štrukturálnych, biochemických, zvieracích a ľudských štúdií sa musia interpretovať v kontexte metód, podmienok a obmedzení jednotlivých prác.

Odkazy

1. Hatfield, M. P. D., Murphy, R. F., & Lovas, S. (2010). Spektroskopické vlastnosti VCD beta-krúžkového miniproteínu CLN025 v rôznych rozpúšťadlách. Biopolyméry, 93(5), 442–450. https://doi.org/10.1002/bip.21356
2. Saether, O., Craik, D. J., Campbell, I. D., Sletten, K., Juul, J., & Norman, D. G. (1995). Rozjasnenie primárnej a trojrozmernej štruktúry uterotónického polypeptidu kalata B1. Biochemia, 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). Metastázový modulátor KISS1 je vlastne neusporiadaná bielkovina, ktorá je mierne predĺžená ako náhodná spirála. PLOS ONE, 12(2), Článok e0172507. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0172507
4. Improta, R., Vitagliano, L., & Esposito, L. (2011). Zmeny peptidových väzieb spôsobené plošnosťou: Nové poznatky z kvantovo-mechanických výpočtov a štruktúr peptidových/proteínových kryštálov. PLOS ONE, 6(9), Článok e24533. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0024533
5. Straner, P., Taricska, N., Szabo, M., Toth, G. K., & Perczel, A. (2016). Bakteriálna expresia a/alebo syntéza peptidov na pevných fázach s dĺžkou polypeptidov od 20 do 40 aminokyselín a miniproteínov, prípadová štúdia ligandov GPCR druhu B. Current Protein & Peptide Science, 17(2), 147–155. https://doi.org/10.2174/1389203716666151102105215
6. Linde, S., Welinder, B. S., & Nielsen, J. H. (1993). Analýza proinsulina a jeho konverzných produktov pomocou reverznej fázy vysokoúčinnej kvapalinovej chromatografie. Journal of Chromatography, 614(2), 185–204. https://doi.org/10.1016/0378-4347(93)80309-r
7. Davidson, H. W., & Hutton, J. C. (1987). Karboxypeptidáza H, ktorá sekréciu inzulínu podporuje. Purifikácia a demonštrácia jej účasti pri spracovaní proinzulínu. Biochemiatický časopis, 245(2), 575–582. https://doi.org/10.1042/bj2450575
8. Meindl, T., Boller, T., & Felix, G. (1998). Systém rastlinných hormónov viaže svoju N-terminálnu časť s receptorom, ale na aktiváciu ju potrebuje aj C-terminálna časť. Plant Cell, 10(9), 1561–1570. https://doi.org/10.1105/tpc.10.9.1561
9. Ferrer, M., Woodward, C., & Barany, G. (1992). Syntéza pečeňového trypsinového inhibítora (BPTI) a dvoch analógov v pevných fázach. Chemický prístup na vyhodnotenie úlohy disulfidových mostov pri skladaní a stabilite proteínov. Medzinárodný časopis pre výskum peptidov a proteínov, 40(3–4), 194–207. Rekord v databáze PubMed
10. Mierke, D. F., Durr, H., Kessler, H., & Jung, G. (1992). Neuropeptid Y. Optimalizovaná syntéza v pevných fázach a konformačná analýza v trifluoroetanolu. 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., & Bloom, S. R. (1987). Glucagon-like peptide-1 7-36: Fyzologický inzulín v ľudskom tele. 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). Odhad syntézy glutatiónu pomocou deuterovaného vody: model pre biosyntézu peptidov. Analytická biochemia, 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., & Ohtsuki, K. (2005). Identifikácia kolagénových peptidov získaných z potravín v ľudskej krvi po perorálnom požití hydrolyzátov želatíny. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 53(16), 6531–6536. https://doi.org/10.1021/jf050206p