Aminokisline so osnovne molekularne enote, iz katerih nastajajo peptidi in beljakovine. Peptidi so verige aminokislinskih ostankov, povezanih predvsem s peptidnimi vezi, medtem ko so beljakovine sestavljene iz ene ali več polipeptidnih verig, katerih zaporedje, struktura, medsebojni vplivi, biološka obdelava in funkcionalni kontekst vplivajo na njihovo identiteto. Vse te skupine so med seboj kemijsko povezane, vendar teh pojmov ni mogoče uporabljati izmenično.
Razlika med prostim aminokislom in peptidom je razmeroma preprosta za določitev: vezava aminokislin s pomočjo peptidnih vezi vodi do nastanka nove molekule z določeno zaporedjem in načinom vezave atomov. Meja med med peptidom in beljakovino je precej manj nedvoumna.
Dolžina verige je uporabno orientacijsko merilo. V izobraževalnem gradivu ali nekaterih klasifikacijskih sistemih lahko na primer naletimo na dogovorno mejo približno 50 aminokislinskih ostankov. Vendar pa znanstvena literatura ne uporablja enotne univerzalne meje. Veriga, sestavljena iz desetih ostankov, je bila opisana kot minibeljakovina, strukturno urejeno molekulo, sestavljeno iz 29 ostankov, so opredelili kot polipeptid, medtem ko so lahko nekatere beljakovine v precejšnji meri neurejenem stanju namesto v eni sami trdni, kompaktni strukturi. [1] [2] [3]
Ti primeri prikazujejo pomembno načelo: dolžina zaporedja prinaša pomembne informacije, vendar sama po sebi ne zadostuje za nedvoumno razvrstitev vsake aminokislmske verige.
Da bi bolje ločili peptidi, polipeptide in beljakovine, je vredno upoštevati več lastnosti hkrati:
- število aminokislinskih ostankov;
- njihovo zaporedje;
- ali je molekula linearna, ciklična, razvejana ali večverižna;
- način kovalentnih vezi;
- eksperimentalno potrjeno strukturo;
- posttranslacijske ali kemijske modifikacije;
- način biološke obdelave molekule;
- terminologijo, sprejeto za določeno molekulo v znanstveni literaturi.
V tem članku pojasnjujemo, kako so aminokisline, peptidi, polipeptidi in beljakovine med seboj povezani, kako dolžina verige vpliva na uporabljeno terminologijo, kako peptidne vezi tvorijo verige in zakaj je poznavanje zaporedja, molekularne arhitekture in eksperimentalno potrjenih lastnosti je bolj informativna kot samo ime kategorije.
Kakšna je razlika med aminokislinami, peptidi in beljakovinami?
Aminokisline so posamezni gradniki
Tipičen alfa-aminokislina vsebuje osrednji atom ogljika, povezan z aminokislinsko skupino, karboksilno skupino, atomom vodika in spremenljivo stransko verigo.
Prav stranska veriga loči en aminokislino od druge.
V razmerah, ki vladajo v številnih bioloških okoljih, sta amino- in karboksilna skupina pogosto v nabitih oblikah. Priljubljena nevtralna strukturna formula, ki se uporablja v osnovni kemiji, je zato uporaben način za prikaz aminokisline, vendar ne predstavlja nujno njenega dominantnega ionskega stanja v vseh bioloških pogojih.
Stranske verige posameznih aminokislin se med drugim razlikujejo po:
- velikostjo;
- električnim nabojem;
- s polarnostjo;
- hidrofobnostjo;
- z zmožnostjo tvorjenja vodikovih vezi;
- prostorskimi lastnostmi;
- kemijsko reaktivnostjo.
Na primer, glicin ima kot stransko verigo posamezen atom vodika, zato je strukturno manjši od drugih standardnih aminokislin. Cistein pa vsebuje stransko verigo z atomom žvepla, ki lahko sodeluje pri tvorbi disulfidnih mostičkov.
Druge aminokisline lahko vsebujejo aromatske, kisle, bazične, polarne ali predvsem nepolarne stranske verige.
Te razlike pomagajo razumeti, zakaj lahko zamenjava enega aminokislinskega ostanka z drugim spremeni lastnosti peptida ali beljakovine. Ogrodje molekule je lahko še vedno povezano prek istih vrst peptidnih vezi, vendar se kemijske lastnosti, ki izhajajo iz prisotnosti določenih stranskih verig, spremenijo.
Aminokislina je lahko prisotna in sodeluje v presnovi tudi neodvisno od peptida ali beljakovine.
Proste aminokisline so ločene molekule.
Po vključitvi v peptidno ali beljakovinsko verigo se posamezne enote natančneje imenujejo ostanki aminokislin.
V vsakdanjem jeziku je trditev, da je beljakovina „veriga aminokislin”, razumljiva. S stališča strukturne kemije pa je natančnejši izraz „veriga aminokislinskih ostankov”, ker vključitev aminokisline v verigo spremeni njen kemični kontekst.
Peptidi vsebujejo aminokisline, povezane s peptidnimi vezmi
V tipičnem peptidnem skeletu je ogljikov atom karbonilne skupine, ki izhaja iz karboksilne skupine enega ostanka, povezan z atomom dušika, vezanim na naslednji ostanek.
se to kovalentno amidno vez imenuje peptidno vezjo.
Združitev dveh ostankov vodi v nastanek dipeptida.
Trije ostanki tvorijo tripeptid.
Štirje sestavljajo tetrapeptid, nadaljše podaljševanje verige pa vodi do nastajanja vedno daljših peptidov in polipeptidov, ki temeljijo na istem splošnem tipu kemijskega ogrodja.
Nastajajoča molekula je več kot le zbirka svojih sestavin.
Zmes, ki vsebuje ločene molekule glicina in alanina, se kemijsko razlikuje od dipeptida gliciloalanin.
Spojena molekula ima:
- določeno zaporedje;
- definirane kovalentne vezi;
- določene končne skupine;
- lastno molekulsko maso;
- možne konformacije;
- kemijske lastnosti, ki se razlikujejo od lastnosti posameznih aminokislin.
Obrat vrstnega reda vodi do nastanka alanilglicin.
Glicilalanina in alanilglicin vsebujeta iste vrste aminokislin, vendar imata različno zaporedje.
Ta preprost primer prikazuje eno od osnovnih načel kemije peptidov:
Aminokislinska sestava ni isto kot zaporedje aminokislin.
Peptidne vezi imajo prav tako značilne strukturne lastnosti. Njihov elektronski sistem omejuje vrtenje okoli vezi ogljik–dušik v hrbtenici, medtem ko so sosednje vezi odgovorne za velik del konformacijske prožnosti verige.
Eksperimentalne in računske raziskave kažejo, da je peptidna skupina približno ravna, čeprav so možna manjša odstopanja od idealne planskosti. [4]
Beljakovine vsebujejo eno ali več polipeptidnih verig
Beljakovina je običajno razumljena kot biološka makromolekula, zgrajena iz enega ali več polipeptidnih verig.
Te verige lahko tvorijo:
- črne kroglaste strukture;
- podaljšane strukture;
- membransko povezane strukture;
- fleksibilna območja;
- notranje neurejene regije;
- kompleksi, sestavljeni iz več verig;
- kombinacije različnih strukturnih elementov.
Nekatera beljakovine vsebujejo tudi vezane ogljikove hidrate, lipide, kovinske ione, protetične skupine, kovalentne spremembe ali druge z njimi povezane sestavine.
Zato označitev določene molekule kot beljakovine običajno posreduje več informacij kot samo ugotovitev prisotnosti peptidnih vezi.
Ta izraz postavlja molekulo v širši strukturnem in biološkem kontekstu.
To pa še ne pomeni, da mora vsaka molekula, opredeljena kot beljakovina, imeti:
- določeno minimalno dolžino;
- eno trajno togo strukturo;
- samo ena polipeptidna veriga;
- enzimsko aktivnost;
- ena določena vrsta biološke funkcije.
Dober primer je protein KISS1.
Raziskovalci so med drugim uporabili jedrsko这也是 magnetno resonanco in majhnekotno rentgensko srwajanje, da bi označili KISS1 kot notranje neurejen protein, ki je nekoliko bolj raztegnjen kot tipičen statistični polimerni klobčič. Njegova opredelitev kot proteina tako ni odvisna od prisotnosti ene same kompaktne in stabilne strukture. [3]
Aminokisline, peptidi in beljakovine – primerjava
| Cecha | Aminokisline | Peptidi | Beljakovine |
|---|---|---|---|
| Osnovni opis | Posamezne molekularne enote | Stranske verige aminokislin | Biološke molekule, ki vsebujejo eno ali več polipeptidnih verig |
| Ali zahtevajo peptidne vezi? | Ne, če se pojavljajo kot proste aminokisline | Da, v tipični verigi | Tako je, v polipeptidnem ogrodju |
| Tipična dolžina | Ena enota | Običajno razmeroma kratke verige | Pogosto daljši verigi, vendar obstajajo izjeme |
| Zaporedje | Ne velja za posamezno prosto aminokislino | Določeno zaporedje ostankov | Določeno zaporedje vsake verige |
| Struktura | Majhna molekula z lastnimi kemijskimi lastnostmi | Lahko je prilagodljiva, urejena, ciklična ali prilagojena | Lahko vsebuje zgubane domene, prožne ali neurejene regije |
| Število verig | Posamezna molekula | Običajno obravnavani kot ena veriga, čeprav obstajajo ekipe | Ena ali več polipeptidnih verig |
| Biološke vloge | Gradniki in udeleženci presnove | Lahko opravljajo signalne, regulacijske, strukturne ali redoks funkcije | Vključujejo encyme, receptorje, prenašalce, protitelesa, strukturne proteine in signalne molekule |
| Glavni pomislek | Prosta aminokislina ni enaka ostalim v verigi | Izraz „peptid” ne predvideva skupnega biološkega delovanja | Niti stalna dolžina niti toga zgubanost nista univerzalli zahtevi |
Tabela prikazuje konvencionalne razlike in ne določa ene formalne meje, ki bi veljala za vse molekule.
Primeri kratkih urejenih regij in znotraj neurejenih beljakovin prikazujejo, kje poenostavljene definicije zahtevajo dodatno pojasnilo. [1] [2] [3]
Beljakovina
Ko je več aminokislinskih ostankov povezanih s ponavljajočim se ogrodjem, ki vsebuje peptidne vezi, nastane polipeptid.
Beljakovina lahko vsebuje en polipeptidni verigi ali več verig, povezanih v večjo strukturo.
Ti pojmi torej poudarjajo nekoliko drugačne lastnosti:
polipeptid se nanaša predvsem na kemično zgradbo verige;
beljakovina običajno opisuje celotno biološko molekulo ali molekularni kompleks.
To razlikovanje je uporabno pri branju znanstvenih publikacij.
V enem delu lahko avtorji opisujejo sintezo polipeptida, preden določijo njegovo prostorsko strukturo ali biološko aktivnost. V drugem pa lahko analizirajo protein, sestavljen iz več polipeptidnih verig.
V nobenem od teh primerov to ne pomeni spremembe osnovne kemije aminokislin.
V študiji, ki je primerjala bakterijsko ekspresijo s sintezo peptidov na trdni fazi, so analizirali 20–40-ostankovne „polipeptidi in minipeptidi”. Uporabljena terminologija kaže, da se ti izrazi glede na dolžino, strukturne lastnosti in znanstveni kontekst lahko delno prekrivajo. [5]
Dolžina verige in klasifikacija
Kaj pomenijo dipeptid, tripeptid, oligopeptid in polipeptid?
Dipeptid vsebuje dva aminokislinska ostanka.
Tripeptid vsebuje tri.
Podobno tetrapeptid in pentapeptid vsebujeta štiri oziroma pet ostankov.
Te imena omogočajo natančno določitev števila ostankov, če se nanašajo na celotno analizirano verigo.
Oligopeptid običajno pomeni razmeroma kratko verigo.
Polipeptid poudarja prisotnost številnih aminokislinskih ostankov v eni vergi in se pogosto, čeprav ne vedno, uporablja za daljše zaporedje.
Numerične meje med izrazi, kot so oligopeptid, peptid in polipeptid, se razlikujejo glede na disciplino in publikacijo.
Zato je dejansko zaporedje ali število ostankov, ki so ga navedli avtorji, bolj zanesljivo kot domneva, da vsi raziskovalci uporabljajo isto konvencijo.
V tipičnem nerazvejanem, linearnem verižnem spoju, ki vsebuje in reszt nastopa:
n − 1 peptidnih vezi v ogrodju.
Tripeptid tako vsebuje tri ostatke, vendar dve peptidni vezi.
Odprta veriga, sestavljena iz desetih ostankov, ima devet takih vezi.
Ta odvisnost velja za en sam odprt verižni člen.
Ciklični peptid, zaprt z povezavo med N- in C-koncem, ima dodatno vez, ki zapira ogrodje, zato pri n ostankih vsebuje n peptidnih vezi v ogrodju.
Povezave, ki obstajajo med stranskimi verigami, je treba analizirati ločeno.
Ali 50 aminokislin predstavlja mejo med peptidom in beljakovino?
Dolžina približno 50 aminokislinskih ostankov uporablja se kot praktična izobraževalna konvencija, ki omogoča razlikovanje med peptidi in beljakovinami.
Vendar pa to ni univerzalen kemijski zakon.
Prehod s 50 na 51 ostankov ne povzroči nobene nenadne kemične spremembe, ki bi peptid samodejno pretvorila v beljakovino.
Posamezne vede uporabljajo te pojme nekoliko drugače, nekatere molekule pa ohranjajo zgodovinsko sprejeta imena, ki ne ustrezajo preprosti številčni meji.
Dober primer je CLN025.
CLN025 vsebuje samo deset ostankov, kljub temu pa so ga raziskovalci opredelili kot minibeljakovina in analizirali njegovo strukturo beta-obratne zanke s pomočjo spektroskopije in molekularne dinamike. Majhna dolžina mu ni preprečila, da bi v preučevanih pogojih zavzel urejeno konformacijo. [1]
To ne pomeni, da je treba vsak peptid, sestavljen iz desetih ostankov, imenovati beljakovina.
Vendar pa to kaže, zakaj so preveč kategorične trditve, kot je:
„Vsaka beljakovina vsebuje več kot 50 aminokislin”
ali
„Vsaka veriga, krajša od 50 aminokislin, je neurejen peptid”
so preveč poenostavljena.
Natančnejši pristop je obravnavanje števila ostankov kot ene od več lastnosti, ki opisujejo molekulo.
Kratek peptid se lahko imenuje tudi polipeptid
Še en dober primer je kalata B1.
V prvotni strukturni raziskavi so to 29-ostatkovno rastlinsko molekulo opisali kot polipeptid, potrjeno je bilo njeno ciklično ogrodje in raziskana njena tridimenzionalna struktura. [2]
Zato združuje:
- relativno kratko sekvenco;
- ciklično skeletno arhitekturo;
- dodatne kovalentne omejitve;
- urejeno prostorsko strukturo.
Izraz polipeptid zato ne pomeni nujno zelo velike molekule.
Odvisno od konteksta lahko samo poudarja, da je analizirana molekula veriga aminokislinskih ostankov.
Zato je pri interpretaciji strokovne literature vredno preveriti dejansko zaporedje, število ostankov, molekularno arhitekturo in eksperimentalne rezultate, namesto da bi zgolj uporabljenemu imenu pripisovali dodaten pomen.
Število ostankov in molska masa sta dve različni meri
Število ostankov določa, Koliko aminokislinskih enot se nahaja v molekuli.
Molekulska masa pa opisuje maso celotne molekule na molekularni ravni.
Te vrednosti so med seboj povezane, vendar niso enakovredne.
Posamezni aminokislinski ostanki imajo različne mase. Dve verigi, ki vsebujeta enako število ostankov, imata lahko torej različno molekulsko maso, če se razlikujeta po zaporedju.
Tudi kemijske modificacije lahko vplivajo na maso.
Pridružitev ogljikohidrata, lipida, fosforne skupine, končne modifikacije ali drugega sestavnega dela lahko poveča maso molekule, ne da bi se povečala količina aminokislin v njeni strukturi.
Beljakovina lahko poleg tega vsebuje več verig.
Skupno število ostankov v celotnem beljakovini se lahko torej razlikuje od dolžine vsakega posameznega verige.
Dokaj natančen znanstveni opis mora določiti, ali se navedena vrednost nanaša na:
- dolžine enega veriga;
- skupnega števila ostankov v kompleksu;
- maso enotnega verige;
- maso celotnega molekularnega kompleksa.
Noben od teh parametrov sam po sebi ne določa biološke aktivnosti ali kakovosti dokazov v zvezi z deklariranim delovanjem snovi.
Moramo upoštevati dejansko molekularno obliko, na katero se analiza nanaša.
Predhodnika in njegove predelovalne produkte ni mogoče avtomatično obravnavati kot enako molekularno verigo.
Na primer proinsulina se predeluje prek posrednih oblik v insulin in peptid C.
Analitični pregled proizvodov konverzije proinsulina kaže, zakaj je razlikovanje teh oblik pomembno pri interpretaciji rezultatov meritev. [6]
Raziskave encima, prisotnega v insulinom proizvodnih celicah, so poleg tega pokazale selektivno odstranjevanje kationskih ostankov iz substratov, ki izvirajo iz proinsulina, brez nadaljnje degradacije zrele insulina v uporabljenem testu. [7]
Gre za eksperiment na biokemijskem predelovanju in ne za dokaz, da vsi peptidi sledijo istemu shemi razčlenitve.
Če publikacija navaja dolžino, maso, koncentracijo ali aktivnost peptida, je zato vredno ugotoviti, ali se raziskana vrednost nanaša na:
- predhodnik;
- medijsko obliko;
- zrelega peptida;
- delu, nastalega zaradi razdelitve;
- enega verige večkratno verigo;
- celovitega molekularnega komplekta.
Brez takšnega razlikovanja lahko dva znanstveno ustrezna opisa zdi, da se med seboj nasprotujeta, čeprav v resnici govorita o različnih oblikah istega ali povezanega molekularnega enega samega elementa.
Struktura, ploskanje in biološka funkcija
Prvi nivo strukture: vse se začne s sekvenco
Prvi red pomeni aminokislinsko sekvenco, v bolj popolnem kemičnem opisu pa tudi pomembne kovalentne vezi.
Vrsta in vrstni red ostankov določata, katere stranske verige so na voljo in kje se nahajajo v skeletu.
Sekvence torej ni mogoče povezati s sestavo.
Dva verige lahko vsebujejo natančno iste vrste in število aminokislin, hkrati pa jih imajo razporejene v drugi vrstni red.
Premik vrstnega reda lahko vpliva na:
- razporeditev tovora;
- razporeditev hidrofilnih regij;
- lokalno prilagodljivost;
- mogoči sistemi vodikovih vezi;
- nagnjenost k oblikovanju določenih sekundarnih struktur;
- prepoznavanje s strani drugih molekul;
- biološko aktivnost.
Polna sekvenca torej vsebuje veliko več informacij kot običajna lista aminokislin, ki je prisotna v molekuli.
Modificiranje sekvence lahko tudi vpliva na razmerje med vezavo molekule in biološko reakcijo.
V raziskavi o rastlinskem signalnem peptidu systeminy Pokaženo je bilo, da različna področja sekvence sodelujejo na različne načine pri vezavi receptorja in njegovi aktivaciji. Polna molekula in njeni krajši fragmeni niso bili funkcionalno enakovredni. [8]
Drugo, tretje in četrto stopnje strukture
Drugo stopnjo strukture opisuje ponavljajoče se lokalne strukture skeleta, kot so alfa-helisi in beta-kartice.
Njihovo nastajanje je med drugim posledica urejenih sistemov vodikovih vezi v kostnem mozgu.
Vendar pa ne nastajajo z nadomestitvijo peptidnih vezi, ki so odgovorne za prvo strukturo.
Tretična struktura opisuje širšo, trodimenzionalno organizacijo posameznega polipeptidnega veriga.
Štruktura štirih rodov se nanaša na način organizacije več peptidnih verig v večjem molekularnem kompleksu.
Beljakovina, sestavljena iz enega samega verige, torej ne potrebuje štirirodno strukturo.
Enako kratki peptid ne potrebuje vseh stopenj strukturne organizacije, da bi imel določene biološke lastnosti.
Organizacijski molekularni strukturam lahko pomagajo med drugim:
- vodne vezi;
- elektrostatični učinki;
- učinek van der Waalsovega učinka;
- hidrofobni učinek;
- aromatični učinki;
- koordinacija ionov kovin v nekaterih molekulah;
- kovalentne stranske vezi, kot so disiarčne mostički.
Diskarčne spojine, če obstajajo, združujejo atome žvepla, ki so prisotni v ostankih cisteina.
So kemijsko drugačne kot peptidni vezi, ki tvorijo strukturo verige.
Raziskave sintetičnega prebavni encimski inhibitor trypsina (BPTI) Dobro kažejo razliko med izdelavo verige in pridobivanjem njene pravilno oblikovane in aktivne oblike.
Kemijski raziskovalci so sintetizirali linearno verigo in nato izvedli proces oksidacije in faldiranja, pri čemer so dosegli material, ki ustreza naravnemu beljakovinu v opisnih strukturnih in funkcionalnih analizah. [9]
Ali lahko peptidi imajo stabilno tridimenzionalno strukturo?
Tako.
Kratek veriga ne potrebuje nujno označevanja kot delček brez urejene strukture.
CLN025 je v preučevanih okoljih ustvarjal beta-hairpin strukturo, medtem ko je ciklična kalata B1 pokazala urejeno arhitekturo kljub prisotnosti zgolj 29 ostankov. [1] [2]
To so pa opazovanja glede posebnih molekul.
To ne pomeni, da vsak kratki peptid tvori enako stabilno strukturo.
To, ali določen peptid sprejme urejeno obliko, je odvisno med drugim od:
- sekvence;
- vplivov med ostalimi;
- omejitev, ki izhajajo iz cikličnosti;
- disiarčni mostovi;
- topila;
- temperature;
- koncentracije;
- navzočnosti zavezujočih partnerjev;
- kemijske modifikacije.
Posebej pomembno je lahko okolje.
V sintetičnem raziskovanju neuropeptid Y, ki vsebuje 36 ostankov, je bila analizirana konformacija v raztopini topil, ki je v glavnem sestavljena iz trifluoroetanola. V bližini C-konca je bil zaznan helikalni območje, medtem ko del N-konca ni pokazal primerljivo redne strukture. [10]
Opazovanja v takem okolju ni mogoče predstaviti kot dokaz, da peptid v vseh bioloških pogojih sprejema točno enako strukturo.
Zato je pri interpretaciji strukturnih raziskav treba biti pozoren na eksperimentalne pogoje.
Izjava:
„Peptid je v preizkušancih ustvaril heliso”
je znanstveno bolj natančno kot:
„Peptid ima vedno helikalno strukturo.”.
Ali imajo vsi proteini eno stalno strukturo?
Ne.
Več beljakovin vsebuje stabilno zaobljene domene, druge pa imajo razvejane strukture. notranje nerazvrščene regije, In nekateri so lahko v veliki meri neredni.
Te molekule se pojavljajo kot dinamične skupine različnih konformacij, namesto da bi ves čas ostale v eni tridimenzionalni trdni strukturi.
Raziskave KISS1 predstavljajo neposreden primer takšnega stanja.
Rezultati, pridobljeni z več eksperimentalnimi metodami, so potrjevali njegovo notranje nerazvrščeno naravo. [3]
To kaže na omejitev poenostavljenega izobraževalnega modela, v katerem je vsako beljakovino predstavljeno kot kompaktno in nepomično molekulo.
To pa še ne pomeni, da interno neurejeno beljakovina ne more pokazati organizacije, značilnosti učinkov ali biološkega pomena.
Notranje neredovanje je treba ločiti od denaturacija.
To lahko predstavlja naravno lastnost določene sekvence v določenih pogojih.
Denaturacija pa pomeni motnjo obstoječe strukturne organizacije molekule.
Nobeno od teh pojavov samo po sebi ne pomeni hidrolize peptidnih vezi ali razkroja molekule v proste aminokisline.
Funkcija je odvisna od specifične molekule
Aminokisline, peptidi in beljakovine sodelujejo v številnih medsebojno prepletenimi bioloških procesih, vendar pripadnost eni od teh kategorij ne pomeni skupnega delovanja.
Signalen sproščajoči peptid, intracelularni tripeptid, encim in strukturni protein lahko vsebujejo dele aminokislin in hkrati opravljajo povsem različne funkcije.
Na primer v fiziološkem raziskovanju, v katerem so sodelovali ljudje, so analizirali GLP-1 (7–36) Kot inkretin so merili odzive med infuzijo pri sedmih prostovoljcih. [11]
Raziskava se je nanašala na določeno signalno molekulo in na določen eksperimentalni protokol.
To ne omogoča sklepanja, da drugi peptidi povzročajo enake učinke na izločanje insulina.
Drugi primer je glutation.
Gre za tripeptid, ki sodeluje v biokemijskih procesih redoxa. V enem od raziskav so uporabili označeno z izotopom vodo za oceno sinteze glutationa pri kuncih, kar kaže na to, da je celo zelo majhen peptid lahko predmet raziskave kot regulirana metabolično aktivna molekula. [12]
Gre za raziskavo o biosintezi, ne pa za raziskavo o prehranskih dopolnilih za ljudi.
Z znanstvenega vidika je torej ustrezno vprašanje naslednje:
Kaj dela ta določena molekula ali sekvenca v kakšnih pogojih in na podlagi kakšnih dokazov?
Izrazi „peptid” in „beljakovina” pomagata opisati molekularno identiteto.
Ne določajo univerzalne biološke funkcije.
Raztrganje verige lahko spremeni njegovo identiteto in aktivnost
Hidroliza povzroča razkroj peptidnih vezi.
Enkratno razcepljenje lahko povzroči nastanek krajših peptidnih verig, medtem ko lahko ustrezno razširjena hidroliza na koncu sprosti posamezne aminokisline.
En samemenšek dolge verige običajno ne povzroči takojšnjega sproščanja vseh njegovih ostankov.
Biološko predelovanje molekul lahko uporablja selektivno razcepitev med drugim za:
- aktiviranje prekurzorjev;
- odstranjevanja signalnih zaporedij;
- odvajanje funkcionalnih regij;
- narejanje zrelih peptidov;
- prekinitve dejavnosti;
- nastajanja molekul z različnimi biološkimi funkcijami.
Raziskava s sistemino kaže, zakaj ni mogoče trditi, da delček avtomatično ohranja aktivnost matičnega molekula.
Končni regijon N je sodeloval pri vezavi receptorja, medtem ko je bil končni regijon C potreben za njegovo aktivacijo. Raziskani fragmenti se niso ravno obnašali kot krajše različice celotne signalseve molekule. [8]
Prebava je še en proces, v katerem se spreminja molekularna identiteta.
V raziskavi, v kateri so sodelovali ljudje, so v krvi po zaužitju hidrolizatov želatine odkrili določene peptide, ki so bili pridobljeni iz kolagena.[13]
To potrjuje prisotnost konkretnih fragmentov v okviru tega raziskovanja.
Vendar to ne pomeni, da:
- vse peptide, pridobljene iz hrane, se absorbirajo v nespremenjeni obliki;
- Vsak peptidni fragment preživi proces prebave;
- vsi hidrolizati beljakovin delujejo enako;
- Samo odkrivanje peptidnega fragmenta potrjuje določeno zdravstveno korist.
Zakaj meja med peptidom in beljakovino ni nedvoumna?
Različni roki odgovarjajo na različna vprašanja
Izrazi peptid, polipeptid in beljakovina deloma sovpadajo, saj pogosto poudarjajo druge lastnosti molekule.
Peptid najpogosteje pomeni razmeroma kratek verigo.
Polipeptid poudarja kemijsko naravo aminokislinskega verige.
Beljakovina Običajno se nanaša na določeno biološko molekulo, molekularni kompleks ali enoto z določenim strukturnim in funkcionalnim kontekstom.
Ker ti pojmi odgovarjata na nekoliko drugačne opisne vprašanja, lahko njihova pomena deloma prevladujeta.
To pa še ne pomeni, da bodo vse razlike izginile.
Prosti aminokislina ostane kemijski drugačno snov kot povezan lančnik.
Dipeptid, sestavljen iz dveh ostankov, je bistveno manjši in strukturno preprostejši od velikega beljakovinskega kompleksa, sestavljenega iz več verig.
Negotovost se pojavi predvsem takrat, ko poskušamo določiti enotno števno omejitev ki loči vse peptide od vseh beljakovin.
Vzroki znanosti, ki kažejo omejitve preprostih pravil
| Primer | Opazovanje | Kaj to kaže? | Kaj ne dokazuje? |
|---|---|---|---|
| CLN025 | Desetstopenjski verigasti protein, raziskan kot beta-hairpin | Zelo kratki verigi lahko tvorijo urejene strukture | Da je vsak peptid dolg 10 restov beljakovina |
| Kalata B1 | Ciklična 29-členna molekula, označena kot polipeptid | Kratek verig lahko ima zapleteno, omejeno arhitekturo | Da je vsak kratki verigasti vez je cikličen ali podobno stabilen |
| KISS1 | Beljakovina, ki je opisana kot notranje nerazporejena | Beljakovina ne potrebuje enotne strukture. | Da neurejenost pomeni škodo ali odsotnost biološkega pomena |
| Sinteza BPTI | Kemijsko sintetiziran material po ustrezni faldiranju je ustrezal naravnemu beljakovinu v preizkušancih. | Beljakovino je mogoče proizvesti s kemijsko sintezo | Da vsaka sintetična sekvenca samodejno deformira in deluje |
| Preoblikovanje proinsulina | Predhodnik vodi do nastanka različnih molekularnih izdelkov | Obdelava spreminja molekularno obliko, o kateri govorimo | Da je prednik in njegovi izdelki enaki |
Ti primeri izhajajo iz strukturnih, sintetičnih in biokemijskih raziskav in ne iz publikacij, ki določajo en uradni razvrščalni prag.
Njihov pomen temelji predvsem na prikazovanju omejitev preveč poenostavljenih definicij. [1] [2] [3] [7] [9]
Naravno ali sintetično poreklo ne odloča o razvrščanju
Peptid ni definiran zgolj zaradi tega, da je bil ustvarjen v laboratoriju.
Podobno beljakovina ni definirana z dejstvom, da je bila izolirana iz živega organizma.
Celice naravno sintetizirajo peptide in beljakovine, medtem ko lahko znanstveniki pridobijo več verig aminokislin na naslednje načine:
- kemijsko sintezo;
- rekonstituirano ekspresijo;
- nestrukturirano sintezo;
- drugi nadzorovani sistemi proizvodnje.
Raziskava, ki je primerjala bakteriološko ekspresijo s sintezo v stalnem stanju za sekvence, ki vsebujejo 20–40 ostankov, je pokazala, da izbira metode proizvodnje je odvisna med drugim od specifične sekvence in raziskovalnih zahtev. [5]
Molekula ne prehaja v drugo kemijsko kategorijo le zato, ker se je spremenil način njene proizvodnje.
Podobno tudi raziskave sintetičnega BPTI kažejo, da lahko kemijska sinteza privede do pridobitve molekule, ki je razvrščena kot beljakovina. [9]
Samo poimenovanje sintetičen ne potrjuje popolne molekularne enakovrednosti, vendar tudi sinteza ne izključuje razvrščanja kot beljakovino.
Kako natančno opisati molekulo?
Uporaben znanstveni opis bi moral navajati ime molekule, v ustreznih primerih pa tudi:
- aminokislinsko zaporedje;
- število preostankov;
- maso delcev;
- informacijo, ali je struktura linearna ali ciklična;
- število verig;
- pomembne kovalentne stranske vezi;
- kemijske modifikacije ali posttransladacijske modifikacije;
- strukturalne lastnosti potrjene z eksperimentalnimi metodami;
- potrjeno biološko funkcijo.
Na primer:
„dizosrednje dolg peptid, raziskan kot minibipol z beta-hairpin strukturo”
posreduje veliko več informacij kot spor o tem, ali mora biti molekula vključena izključno v kategorijo peptidov ali beljakovin.
Podobno tudi izraz:
„notranje neurejeno beljakovino”
je znanstveno točen opis in ne neskladje.[1][3]
To razločevanje je še posebej pomembno pri interpretaciji trditev o biološkem delovanju.
Dokazov za enega samega peptida ni mogoče avtomatično prenesti na drugega le zato, ker sta obe molekuli kratki verigi aminokislinskih restkov.
Klasifikacija nam pove, s kakšno vrsto molekule imamo opravka. Da bi ugotovili, kaj točno ta molekula izvaja, pa so potrebni testi, ki se nanašajo prav na to sekvenco in to molekularno obliko.
Pogosto zastavljena vprašanja
1. Ali so vsi peptidi beljakovine?
Ne. Peptidi in beljakovine imajo skupno kemijsko osnovo v obliki verig aminokislin, vendar niso vsi peptidi razvrščeni kot beljakovine. Kratki verigi običajno rečemo peptidi, medtem ko izraz „beljakovina” vključuje tudi biološki, strukturni in zgodovinski kontekst. CLN025 kaže, zakaj je natančna meja težko določiti: raziskovalci so to desetletno verigo opisali kot mini-beljakovino z organizirano beta-hairpin strukturo. To pa še ne pomeni, da je vsak kratki peptid beljakovina. Znamenja le, da se pojma deloma prekrivata in nobena posamezna nizka količina ostankov ne rešuje vseh primerov razvrščanja. [1]
2. Ali so peptidi enaki aminokislinskim beljakovinam?
Ne. Aminokisline so posamezne molekularne enote, peptidi pa vsebujejo aminokislinske ostanke, ki so povezane s peptidnimi vezmi. Povezovanje aminokislin vodi do nastanka molekule z lastno sekvenco, končnimi verigami, kovalentnimi vezmi in kemičnimi lastnostmi. Zato to ni le mešanica prvotnih aminokislin. Raziskave s sistemino kažejo na pomen določene sekvence: različne dele povezanega peptida so različno sodelovali pri vezavi in aktivaciji receptorja. Rezultati se nanašajo na določen rastlinski sistem, vendar dobro ilustrirajo splošno načelo, da je identiteta peptida odvisna od njegove povezane molekularne strukture. [8]
3. Kakšen polimer nastane iz aminokislin?
Veriga nastane z združevanjem aminokislinskih ostankov s peptidnimi vezmi; ta pojav se imenuje polipeptid. Eno ali več polipeptidnih verig lahko tvorijo beljakovino, čeprav sam izraz polipeptid ne označuje konkretne prostorske strukture ali biološke funkcije. V literaturi je ta izraz tudi uporabljen za relativno kratke sekvence, ki vsebujejo 20–40 ostankov. Najbolj natančen splošen odgovor je torej „polipeptid”, medtem ko se izraz „beljakovina” uporablja, kadar označuje širšo biološko identiteto določene molekule ali kompleksa. [5]
4. Kakšna je razlika med aminokislino in drugimi aminokislinami?
Aminokislina je posamezna molekula, ki je osnovna enota, medtem ko so ostale aminokisline tista, ki se vključijo v peptidni ali beljakovinski verigi ob vključitvi v verigo. Razlika je posledica vloge te enote v strukturi verige in njene določene pozicije v sekvenci. V strukturističnih raziskavah peptidov pogosto govorimo o položajih posameznih aminokislinskih enot, saj vplivajo na lokalno geometrijo in molekularne interakcije. V splošnem jeziku se izraz „aminokisline v beljakovini” razume, vendar je izraz „ostanek aminokisline” kemijsko natančnejši v zvezi s končnim verigo. [4]
5. Ali je polipeptid vedno beljakovina?
Ne. Polipeptid opisuje predvsem aminokislinsko verigo in ne nujno pomeni, da je molekula razvrščena kot beljakovina. Ta izraz se pojavlja v raziskavah relativno kratkih molekul, kot je B1 z 29 vezicami, ter v delih, ki se nanašajo na sekvence, ki vsebujejo 20–40 vezic. Način uporabe tega pojma je odvisen od področja, zato sam izraz „polipeptid” ne določa stalne dolžine, potrdjenega deformacije ali biološke funkcije. Najbolje bi bilo ravnati z njim kot opisom kemične narave verige, druge značilnosti pa bi določili na podlagi raziskav specifične molekule. [2] [5]
6. Koliko aminokislin mora vsebovati beljakovino?
Ne obstaja ena minimalna količina ostankov, ki bi se ujela v vseh primerih. Konvencije, ki temeljijo na dolžini, so koristne v izobraževanju in klasifikaciji, vendar obstajajo priznani izjemi. CLN025 na primer vsebuje deset ostankov, vendar so ga kljub temu raziskovali kot urejen minibip z beta-hairpin strukturo. To ne pomeni, da je praktično razlikovanje med kratkimi peptidi in večjimi beljakovinami brez vrednosti. To samo kaže, da je najbolje navajati dejansko število ostankov namesto predstavljanja enega praga kot univerzalne načela poimenovanja. [1]
7. Ali meja 50 aminokislin je stroga znanstvena zasnova?
Ne. Granica okoli 50 restov je praktična konvencija, ki se uporablja v nekaterih kontekstih, in ne univerzalno kemijsko pravilo. Kemija peptidnih vezi se ne spreminja nenadoma ob prehodu od 50 do 51 restov. Raziskave, ki opisujejo kratke verige kot mini-beljakovine ali polipeptide, kažejo, da lahko terminologija tudi odraža strukturo, biološki kontekst in raziskovalne tradicije. Različna področja lahko uporabljajo različne operativne opredelitve, zato bi moral prag števila biti predstavljen kot konvencija in ne kot absolutna pravila. [1] [5]
8. Ali lahko kratki peptid tvori stabilno strukturo?
Da. Nekatere kratke peptidi lahko v ustreznih pogojih sprejmejo urejene strukture. CLN025 je bil raziskan kot beta-hairpin z urejeno strukturo, medtem ko je ciklična kalata B1 pokazala urejeno strukturo kljub prisotnosti le 29 ostankov. Te rezultate kažejo na možnosti specifičnih sekvenc, ne pa na vse kratke peptide. Faldiranje je odvisno med drugim od sekvence, molekularnih omejitev, topila, temperature, koncentracije in modifikacij. Stabilnost strukture je torej treba ocenjevati glede na določeno molekulo in eksperimentalno okolje. [1] [2]
9. Ali imajo vsi proteini stalni trodimenzionalni obliki?
Ne. Nekatere beljakovine ali njihovi deli so notranje nerazporejeni in se pojavljajo kot dinamične skupine različnih konformacij namesto enega trajnega, trdnega strukture. Raziskave KISS1 so to pravkar potrdile. To ne pomeni, da so vse beljakovine nerazporejene ali da je nerazporejenost enako škodljiva. Struktura beljakovin obsega spekter od stabilnih, izbočenih domen do elastičnih konformacijskih regij in dinamičnih konformacijskih skupin. Ustrezen opis je odvisen od specifične molekule in eksperimentalnih pogojev. [3]
10. Ali lahko dva peptida z enako dolžino delujejo drugače?
Da. Takšno število ostankov ne pomeni iste sekvence, strukture, kemije ali biološke aktivnosti. Vrsta stranskih verig in zaporedje aminokislin vplivata na molekularne interakcije. Raziskave s sistamino so pokazale, da različni fragmenti sekvence sodelujejo drugače pri vezavi in aktivaciji receptorja. To ni primerjava vseh možnih peptidov z isto dolžino, ampak kaže, zakaj sama količina ostankov ne omogoča predvidevanja funkcij. Pri primerjanju dveh peptidov je treba analizirati njihovo sekvenco, strukturo in neposredne eksperimentalne podatke. [8]
11. Ali je težja molekula vedno boljša za vnos aminokislin?
Ne. Masna enota je odvisna od števila in vrste aminokislinskih ostankov ter prisotnosti dodatnih kemičnih skupin. Dva peptida z isto maso ostankov lahko imata različno maso, ker posamezni aminokisline niso enako masne. Kemijske modifikacije lahko dodatno povečajo maso brez povečanja števila ostankov v strukturi proteina. Zato masna enota in masna molekula opisujeta različne lastnosti in nobena od njih sama ne določa univerzalne meje med peptidom in beljakovino.
12. Ali vse beljakovine sestavljajo le en lančnik?
Ne. Beljakovine lahko vsebujejo en ali več povezanih peptidnih verig. Dolžina posamezne verige in sestava celotnega proteina sta torej ločeni informacije. Dobri primer biološkega predelave je insulin: njegova zrela oblika vsebuje dva veriga, povezana z disiarčnimi mostički, ki nastanejo med predelavo proinsulina in odstranjevanjem peptida C. Raziskave predelave razlikujejo te oblike, namesto da bi predhodnik in zrel hormon obravnavali kot enake molekule. Z navajanjem števila ostankov je torej treba določiti, ali gre za eno verigo, vse verige, predhodnik ali zrelo obliko. [6] [7]
13. Ali peptidi in beljakovine opravljajo enake funkcije?
Lahko sodelujejo na podobnih področjih biologije, vendar posamezne molekule opravljajo različne funkcije. V raziskavah GLP-1 so analizirali določen peptid glede inkretične aktivnosti pri ljudeh, medtem ko so raziskave glutationa obravnavale sintezo tripeptida, ki sodeluje v biokemijskih procesih redoks. To ne pomeni, da imajo vsi peptidi enake učinke, tako kot vsi proteini nimajo enega same skupne funkcije. Naukovno utemeljeno primerjavo je treba nanašati na specifične molekule, njihove sekvence in eksperimentalno potrjene lastnosti. [11] [12]
14. Ali fragment peptida ohranja funkcijo matičnega molekula?
Ne nujno. Razcepljenje lahko odstrani regijo, odgovorno za vezavo, regijo, potrebno za aktivacijo, ali pa povzroči nastanek izdelka z popolnoma drugačno biološko funkcijo. V raziskavi so fragmenti sinteze ne le ponovno ustvarili popolno združitev lastnosti vezave in aktivacije receptorja, opazovanih za celotno molekulo. Rezultat je odvisen od specifične sekvence in ga ni mogoče avtomatsko prenesti na vse izdelke razcepljenja. Fragment je treba obravnavati kot ločeno molekularno obliko, ki zahteva svoje podatke o strukturi in aktivnosti. [8]
15. Ali denaturacija spremeni beljakovino v aminokisline?
Ne. Denaturacija moti višje ravni strukturne organizacije beljakovin, vendar po definiciji ne zahteva razkrojitve njene peptidne strukture. Za nastanek krajših peptidov ali proste aminokisline je potrebna hidroliza peptidnih vezi, torej drugačna kemijska reakcija. Samo strukturno neravnovesje tudi ne sme pomeniti degradacije, kar je primer nepoškodovanega, notranje neravnovesnega proteina KISS1. V zelo agresivnih pogojih lahko denaturacija in kemična degradacija potekata hkrati, vendar sta to še vedno ločeni procesi: izguba reliefa ni isto kot razkroj kovalentnega verige. [3]
16. Ali lahko sintetična molekula še vedno predstavlja beljakovino?
Da. Kemijska sinteza ne izključuje razvrščanje molekule kot beljakovino. Kemijski raziskovalci so sintetizirali živalski žolčni inhibitor tripsina in po ustrezni oksidaciji in faldiranju dobili material, ki ustreza naravnemu beljakovinu v opisnih analitičnih in funkcionalnih primerjavah, vključno z aktivnostjo zaviranja. Rezultat je odvisen od pravilnega sestavljanja sekvence, faldiranja in značilnosti ter ne pomeni, da vsak sintetični polipeptid avtomatično pridobi pravo strukturo. Razvrščanje odloča molekularna identiteta in kontekst, medtem ko je način proizvodnje ločena značilnost. [9]
17. Ali so prehranska beljakovine, beljakovinski hidrolati in proste aminokisline enaki?
Ne. Živilski beljakovini so večje povezani molekuli, hidrolizati beljakovin pa vsebujejo mešanico razgradnih produktov, medtem ko so proste aminokisline posamezne molekularne enote. Njihova sestava in molekulske oblike so torej različne. V raziskavi z ljudmi so v krvi po uživanju želatinskih hidrolizatov odkrili določene peptide, ki izhajajo iz kolagena, kar kaže na to, da so lahko v procesu prebave in vstopa v telo prisotni mogoče prepoznavni peptidi. Vendar raziskava ni potrdila univerzalnega vstopa vseh peptidov v nespremenjeni obliki ali enakega delovanja vseh beljakovinskih izdelkov. [13]
18. Kakšna je razlika med peptidom in polipeptidom?
Oba termina opisujeta verige aminokislinskih ostankov, povezanih s peptidnimi vezmi. Izraz „peptid” se pogosto uporablja za relativno kratke verige, medtem ko izraz „polipeptid” poudarja razvejano aminokislinsko verigo in se pogosto uporablja za daljše sekvence. Vendar pa ne obstaja univerzalni številski točki, po kateri se je treba zamenjati eden izmed terminov. Raziskave, ki opisujejo kalatko B1 z 29 resti kot polipeptid, ter dela o polipeptidih s 20–40 restami kažejo na to, da se ta terminologija ujema. Resnično število rest in molekularna struktura sta torej bolj informativna od predpostavke o trdnem meji. [2] [5]
19. Ali lahko iste aminokisline tvorijo različne peptide?
Da. Enake vrste aminokislin lahko povzročijo nastanek različnih peptidov, če se spremeni njihova zaporedja. Na primer glicilalanin in alaniloglikin vsebujejo glicin in alanin, vendar preusmeritev njihove zaporedne strukture povzroči nastanek druge molekularne sekvence. Pri daljših peptidih lahko sprememba zaporedja vpliva na razporeditev naboja, hidrofobnih regij, vezavnih površin in strukturnih trendov. Zato je identiteta peptida odvisna ne le od aminokislin, ki jih vsebuje, ampak tudi od njihove zaporedne strukture in povezave med njimi.
20. Zakaj je zaporedje pomembnejše od samega izraza „peptid”?
Izraz „peptid” opisuje široko kemijsko kategorijo in ne en sam tip biološke aktivnosti. Dva peptida se lahko v celoti razlikujeta po sekvenci, dolžini, strukturi, lokaciji, načinu predelave in molekularnih ciljih. Raziskave s sistemino kažejo eksperimentalno, da lahko celo različna področja ene same molekule igrajo različne vloge pri vezavi in aktivaciji receptorja. [8] Zato rezultati glede enega samega peptida ni mogoče prenesti na drugega le zato, ker obe molekuli spadata v isto kategorijo. Za določitev biološke funkcije so potrebni podatki o specifični sekvenci in specifični molekuli.
Omejitve klasifikacije peptidov in beljakovin
Med uporabo izrazov aminokislina, peptid, polipeptid in beljakovina je treba upoštevati nekaj omejitev.
Prvič, ne obstaja univerzalna matematična meja med peptidom in beljakovino. Takšen prag kot je 50 odstotkov lahko koristna konvencija, vendar znanstvena literatura vsebuje jasne izjeme. [1] [2] [5]
Drugič, struktura prav tako ne tvori preproste meje. Nekatere kratke peptidi sprejmejo urejeno strukturo, medtem ko nekatera priznana beljakovine ostanejo v veliki meri znotrajnje nerazporejene. [1] [2] [3]
Tretjič, masna molekula in količina ostankov sta povezani, vendar sta ločeni parametri. Modifikacije, različne vrste ostankov in prisotnost več verig lahko spremenijo maso brez preprostega preoblikovanja v dolžino posamezne verige.
Štiri, Je treba razlikovati predhodne in zrele oblike. Biološko predelavo je mogoče spremeniti dolžino verige, način vezav in molekularno identiteto, kar je primer predelave proinsulina. [6] [7]
Po peti, Metoda proizvodnje ne določa razvrščanja. Členice, ki nastajajo naravno in se kemično sintetizirajo, lahko imajo enako osnovno molekularno identiteto, če je potrjena njihova sekvenca, struktura in druge pomembne lastnosti. [5] [9]
Šestič, Pripadnost kategoriji ne omogoča napovedovanja biološkega delovanja. Peptidi nimajo enega samega skupnega fiziološkega učinka, le zato, ker so peptidi, podobno kot vse beljakovine, ne opravljajo ene same funkcije. [8] [11] [12]
Konstruktivne opazovanja je treba interpretirati v okviru pogojev, v katerih so bila opravljena. Peptid, ki sprejema določeno konformacijo v enem raztopu ali eksperimentalnem okolju, se lahko v drugih pogojih obnaša drugače. [10]
Te omejitve ne pomenijo, da je terminologija neuporabna. Namesto tega kažejo, zakaj je najbolje uporabiti jo skupaj z natančnejšim opisom molekularnih lastnosti.
Povzetek
Aminokisline, peptidi, polipeptidi in beljakovine spadajo v isto široko kemijsko hierarhijo, vendar opisujejo različne ravni molekularne organizacije.
Aminokisline so posameznimi gradbenimi enotami.
Ko koevolutivno se združijo z peptidnimi vezmi, ko ostanki aminokislin postanejo spojeni z vezmi peptidov. peptidi in polipeptidni verigi.
Beljakovine so sestavljeni iz enega ali več takih verig, ki se obravnavajo v širšem strukturnem in biološkem kontekstu.
Prehod od aminokislinskega do peptidnega obroka je kemijsko razločen, saj nastanek peptidnega vezanja vodi do nastanka nove, povezane molekule.
Granica med peptidom in beljakovino je bistveno manj jasna.
Dolžina verige zagotavlja uporabne opisne informacije, vendar ne obstaja enoten univerzalni prag števila ostankov, ki bi pravilno razvrščil vsako molekulo. Raziskave desetostranskega minibola CLN025, 29-stranskega cikličnega kalitra B1 in notranje neurejenega proteina KISS1 kažejo, zakaj preproste pravila potrebujejo dodatno kontekst. [1] [2] [3]
Struktura prav tako ne določa univerzalne meje. Kratki peptidi lahko sprejemajo urejene konforme, medtem ko lahko nekatere beljakovine vsebujejo precejšen odstotek neurejenosti.
Enako je tudi masa molekule, naravni ali sintetični izvor in biološka funkcija nezadostna za določitev, ali je vsak aminokislinski verigam treba reči peptid ali beljakovina.
Zato je v znanstvenem sporočanju najbolj informativno natančno opisovanje. konkretne molekule:
njegovih sekvenc, števil rednih delcev, arhitekture, modifikacij, eksperimentalno opazovane strukture, stanja predelave in potrjenih bioloških lastnosti.
Najpomembnejšo razliko je mogoče povzeti tako:
Aminokisline so osnovne enote; peptidni vezavi združujejo te enote v peptide in polipeptidne verige; beljakovine pa so biološke molekule, sestavljene iz enega ali več takih verig. Meja med peptidom in beljakovino pa izvira iz znanstvenih konvencij in molekularnega konteksta, ne pa iz ene univerzalne količine aminokislin.
Zavrnitev odgovornosti
Članek ima izključno izobraževalni in znanstveno-informacijski namen. Opisuje terminologijo, molekularno strukturo, klasifikacijo peptidov in beljakovin, biološko predelavo molekul ter primere, ki izhajajo iz objavljenih raziskav. Ne predstavlja zdravniške ali prehranske navodila, priporočil za zdravljenje, pregledov izdelkov ali nasvetov za uporabo peptidov, beljakovin, aminokislinskih izdelkov, dodatkov ali povezanih snovi. Rezultate strukturnih, biokemijskih, testiranj na živalih in testiranj z ljudmi je treba interpretirati v kontekstu metod, pogojev in omejitev posameznih raziskav.
Reference
- Hatfield, M. P. D., Murphy, R. F., & Lovas, S. (2010). Spektroskopski lastnosti VCD beta-hroščastega miniproteina CLN025 v različnih topilih. Biopolimeri, 93(5), 442–450. https://doi.org/10.1002/bip.21356
- Saether, O., Craik, D. J., Campbell, I. D., Sletten, K., Juul, J., & Norman, D. G. (1995). Razjasnitev primarne in tridimenzionalne strukture uterotonskega polipeptida kalata B1. Biokemija, 34(13), 4147–4158. https://doi.org/10.1021/bi00013a002
- Ibanez de Opakua, A., Merino, N., Villate, M., Cordeiro, T. N., Ormaza, G., Sanchez-Carbayo, M., Diercks, T., Bernado, P., & Blanco, F. J. (2017). Zavirilec metastaz KISS1 je proteinska struktura, ki je po naravi neredna in nekoliko podaljšana kot naključna spirala. PLOS ONE, 12(2), člen e0172507. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0172507
- Improta, R., Vitagliano, L., & Esposito, L. (2011). Izkrivljanja peptidnih vezi zaradi ravnosti: Nov vpogled iz kvantno-mehaničnih izračunov in kristalografskih struktur peptidov/proteinov. PLOS ONE, 6(9), člen e24533. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0024533
- Straner, P., Taricska, N., Szabo, M., Toth, G. K., & Perczel, A. (2016). Ekspresija bakterij in/ali sinteza peptidov v trdni fazi za 20–40 aminokislinskih polipeptidev in miniproteinov, primer raziskave ligandov GPCR razreda B. Current Protein & Peptide Science, 17(2), 147–155. https://doi.org/10.2174/1389203716666151102105215
- Linde, S., Welinder, B. S., & Nielsen, J. H. (1993). Analiza proinsulina in njegovih pretvorbenih produktov s pomočjo reverzne faze visoko zmogljive tekočinske kromatografije. Journal of Chromatography, 614(2), 185–204. https://doi.org/10.1016/0378-4347(93)80309-r
- Davidson, H. W., & Hutton, J. C. (1987). Karboksipeptidaza H, ki izloča insulin: njena čiščenje in dokazovanje vpletenosti v predelavo proinsulina. Biokemijski časopis, 245(2), 575–582. https://doi.org/10.1042/bj2450575
- Meindl, T., Boller, T., & Felix, G. (1998). Sistem rastlinskih hormonov za obrambo se veže na N-terminalni del receptorja, vendar za njegovo aktivacijo potrebuje C-terminalni del. The Plant Cell, 10(9), 1561–1570. https://doi.org/10.1105/tpc.10.9.1561
- Ferrer, M., Woodward, C., & Barany, G. (1992). Sinteza snovi v trdni fazi inzulinskega inhibitorja trebušnega pankreasa (BPTI) in dveh njegovih analogov. Kemijski pristop za oceno vloge disulfidnih mostov pri zložitvi in stabilnosti beljakovin. Mednarodni časopis za peptidne in proteinske raziskave, 40(3–4), 194–207. Dokument v zbirki PubMed
- Mierke, D. F., Durr, H., Kessler, H., & Jung, G. (1992). Neuropeptid Y. Optimizirana sinteza v trdni fazi in konformacijska analiza v trifluoroetanolu. European Journal of Biochemistry, 206(1), 39–48. https://doi.org/10.1111/j.1432-1033.1992.tb16899.x
- Kreymann, B., Williams, G., Ghatei, M. A., & Bloom, S. R. (1987). Glucagon-like peptide-1 7-36: Fiziološki inkretin pri ljudeh. The Lancet, 2(8571), 1300–1304. https://doi.org/10.1016/s0140-6736(87)91194-9
- Cabral, C. B., Bullock, K. H., Bischoff, D. J., Tompkins, R. G., Yu, Y. M., & Kelleher, J. K. (2008). Določanje sinteze glutationa z deuterirano vodo: model za biotsko sintezo peptidov. Analitična biokemija, 379(1), 40–44. https://doi.org/10.1016/j.ab.2008.04.042
- Iwai, K., Hasegawa, T., Taguchi, Y., Morimatsu, F., Sato, K., Nakamura, Y., Higashi, A., Kido, Y., Nakabo, Y., & Ohtsuki, K. (2005). Identifikacija kolagenskih peptidov iz živil v človeški krvi po peroralnem zaužitju hidrolizatov želatine. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 53(16), 6531–6536. https://doi.org/10.1021/jf050206p