Peptidbindningar: definition, förekomst och biologisk betydelse

Peptidbindning är en kovalent amidbindning som sammankopplar aminosyrarester i peptider och proteiner. Dessa bindningar bildar en kontinuerlig molekylär ryggrad i peptidkedjorna, vilket upprätthåller en specifik ordning på aminosyrorna samtidigt som det gör det möjligt för hela kedjan att anta olika tredimensionella strukturer.

Peptidbindningar är en av de grundläggande byggstenarna peptider. Att förstå deras kemi bidrar till att förklara hur enskilda aminosyror kan bilda större molekyler med en noggrant bestämd sekvens och struktur.

Även om den grundläggande definitionen är relativt enkel, har peptidbindningens kemi flera viktiga egenskaper. Elektronerna i amidgegruppen är fördelade på ett sådant sätt att kol–kväve-bindningen delvis liknar en dubbelbindning. Detta begränsar möjligheten till fri rotation kring peptidbindningen, men gör inte att hela peptiden eller proteinet blir en stiv molekyl. Andra bindningar i ryggraden behåller en större rotationsfrihet, vilket gör att peptidkedjorna kan böjas och veckas.

Peptidbindningar kan analyseras ur flera olika vetenskapliga perspektiv. Kemister studerar deras elektronstruktur och geometri. Molekylärbiologer analyserar hur de bildas av ribosomer och andra biologiska system. Strukturterbiologer undersöker hur dessa bindningars geometri påverkar proteinerats arkitektur. Biokemister studerar däremot hur enzymer selektivt bryter ner peptidbindningar under bearbetning och nedbrytning av proteiner.

Dessa åtskillnader hjälper till att förstå hur proteiner samtidigt kan behålla en specifik aminosyrarespons, anta komplexa strukturer, bildas i kontrollerade biologiska processer och sedan genomgå bearbetning eller nedbrytning. Studier av elektronstruktur, peptidgeometri, ribosomal katalys, proteinsyntes och enzymatisk hydrolys ger kompletterande information om dessa processer. [1] [2] [3]

Vad är en peptidbindning?

Den kemiska definitionen av en peptidbindning

Peptidbindningen är amidbindning mellan gruppen som härstammar från karboxylgruppen hos en aminosyra och gruppen som härstammar från aminogruppen hos en annan aminosyra. I ett typiskt proteinskelett binds kolatom i karbonylgruppen och kväveatom i nästa aminosyrarest samman.

Det vanligaste framställda fragmentet har formen av:

–C(=O)–NH–

C=O-fragmentet är karbonylgrupp, medan C–N-bindningen är den bindning vi vanligtvis menar när vi talar specifikt om en peptidbindning. Tillsammans bildar dessa atomer och deras direkta omgivning den så kallade peptidgeten eller amidgrupp.

Denna åtskillnad är viktig eftersom peptidgruppens fullständiga strukturformel innehåller flera olika bindningar. Kol–syre-bindningen är inte den koppling som sammanbinder två aminosyrarester. Denna funktion utförs av kol–kväve-amidbindningen.

När en aminosyra kopplas till en annan, binds karbonylgruppens kolatom bunden till en rest kovalent till kväveatom bunden till nästa rest. Upprepning av detta mönster leder till bildandet av stommen i en typisk peptidkedja.

Undersökningar av elektronstrukturen analyserar bland annat växelverkan mellan kvävets fria elektronpar och det närliggande karbonylsystemet, vilket gör det möjligt att förklara varför denna bindning skiljer sig från en vanlig, fritt roterande enkelbindning mellan kol och kväve. [1]

Varför är en peptidbindning en kovalent bindning?

Peptidbindningen är kovalent, eftersom de bundna atomerna delar elektronpar.

Det är varken en jonisk interaktion mellan två separata, laddade aminosyror eller en vätebindning som håller olika delar av den veckade kedjan nära varandra.

Det är just denna kovalenta bindning som säkerställer den kemiska kontinuiteten hos aminosyrasekvensen. Resterna förblir en del av samma kedja tills en kemisk reaktion förändrar hur de är sammankopplade.

Denna skillnad blir särskilt viktig när man diskuterar veckning och utveckning av proteiner. En peptidkedja kan böjas, ändra konformation, förlora en del av de interaktioner som stabiliserar dess struktur och till och med vecklas ut avsevärt utan att de peptidbindningar som upprätthåller dess primärsekvens behöver brytas.

Kovalent betyder dock inte oförstörbart.

Enzymer och lämpliga kemiska förhållanden kan orsaka klyvning av peptidbindningar. En sådan klyvning är dock kemisk reaktion som förändrar sättet atomerna är bundna på, och inte bara en förändring av molekylens form.

Strukturstudier av ett av aspartylproteaserna visar hur en enzym på ett lämpligt sätt kan organisera ett substrat som innehåller en peptidbindning och en vattenmolekyl på ett sätt som är av betydelse för hydrolysen. [4]

Den dubbelbindandeaturens partiella karaktär och resonans

C–N-peptidbindningen framställs ofta i formler som en enkel linje, men den faktiska elektronfördelningen är mer komplex.

Det fria elektronparet hos kväveatom kan delta i den närliggande karbonylgruppens elektronssystem. Elektrondelokaliseringen gör att C–N-bindningen får delvis dubbelbindningskaraktär.

Detta fenomen förklaras ofta med hjälp av resonansstrukturer.

Resonansstrukturer är alternativa sätt att representera elektronspridningen i samma molekyl. De ska inte tolkas som skilda former av molekylen som snabbt övergår i varandra.

På samma sätt innebär inte dubbelbindningens partiella karaktär att peptidbindningen under en viss procent av tiden är en vanlig enkelbindning och under resten av tiden en vanlig dubbelbindning.

Den faktiska elektronstrukturen är ett resultat av elektronernas delokalisering inom hela amidgruppen.

I en beräkningsstudie analyserade Fedorov resonansens bidrag till att bestämma peptidbindningens ordning. De detaljerade numeriska värdena beror på vilken metod för elektronstrukturanalys som används. För en generell förståelse är dock den viktigaste slutsatsen att interaktionen mellan kväveatomens och karboxylgruppens elektroniska system står för några av de ovanliga egenskaperna hos C–N-bindningen. [1]

Varför är rotationen kring en peptidbindning begränsad?

Den partiella karaktären hos dubbelbindningen har en viktig strukturmässig konsekvens: rotationen kring den amidiska C–N-bindningen är mer begränsad än rotationen kring en typisk enkel bindning mellan kol och kväve.

Detta betyder dock inte att proteiner inte kan böjas eller veckas.

Peptidskelettet innehåller även andra bindningar kring vilka rotation är möjlig. Proteinkedjan består således av repeterande, relativt styva peptidgrupper sammankopplade via andra skelettbindningar som karaktäriseras av större konformationsflexibilitet.

Kombinationen av dessa begränsningar och rotationsmöjligheter bidrar till den enorma mångfalden av tredimensionella strukturer som peptider och proteiner kan anta.

Ungefärlig planhet innebär inte en perfekt plan struktur

Elektrondelokalisering gynnar av den ungefär planära geometrin hos peptidgruppen och begränsar rotationen kring den amida C–N-bindningen.

Verkliga molekylära strukturer kan dock avvika något från det idealiska matematiska planet.

Improta och medarbetare kombinerade kvantmekaniska beräkningar med analys av kristallstrukturer för peptider och proteiner. Resultaten visade små, systematiska avvikelser beroende på skelettets lokala geometri. [2]

Därför är det korrekt att påstå att peptidgrupper är nästan platta, medan det vore en alltför stor förenkling att påstå att varje peptidbindning i varje peptid eller protein är helt plan.

Detta är ett bra exempel på skillnaden mellan en användbar pedagogisk modell och det mer detaljerade beteendet hos verkliga molekylära strukturer.

Var förekommer peptidbindningar?

I ryggraden hos peptider och proteiner

Peptidbindningar förekommer mellan intilliggande aminosyrarester i typiska peptid- och proteinkedjor.

Tillsammans med de omgivande atomerna bildar de en upprepande molekylskelett. Aminosyrorna har sidokedjor som sticker ut från detta skelett och ger de enskilda resterna ytterligare kemiska egenskaper.

Ett protein kan bestå av en enda peptidkedja eller av flera kedjor som är sammankopplade till ett större molekylkomplex. Var och en av dem har sina egna ryggradskopplingar.

Olika kedjor kan bindas samman genom icke-kovalenta interaktioner eller ytterligare kovalenta bindningar. Sådana kopplingar bör inte automatiskt räknas till peptidbindningar.

Den kemiska syntesen av bovint pankreatiskt trypsinhämmare, det vill säga BPTI, visar tydligt skillnaden mellan bildandet av pepsidryggen och uppkomsten av extra disulfidbryggor. Forskarna erhöll först det linjära materialet och utförde sedan dess oxidation och karakterisering. Studien skiljer därmed kedjans uppbyggnad från den senare strukturella organisationen. [5]

Peptidbindningar bestämmer kontinuiteten i primärsekvensen

aminosyraföljd primärstruktur.

Peptidbindningar tillhandahåller den grundläggande kovalenta kontinuitet som upprätthåller denna sekvens.

Till exempel sekvensen:

Ala–Gly–Ser

innehåller samma tre typer av aminosyror som:

Ser–Gly–Ala

Det är dock inte samma peptidsekvenser.

De enskilda resternas position i förhållande till de peptidbindningarna är en annan.

Därför räcker inte enbart listan över aminosyror i provet för att identifiera peptiden. Det krävs också att man känner till deras ordningsföljd och bindningssätt.

I linjära och cykliska peptider

En typisk öppen peptidkedja har två ändar, benämnda N-slut i C-slut.

N-änden motsvarar ena änden av peptidstommen, medan C-änden motsvarar den andra. Peptidsekvenser skrivs standardmässigt från N-änden i riktning mot C-änden.

Huvud-till-svans-cyklisk peptid, det vill säga sluten genom en sammankoppling av kedjans ändar, innehåller en extra ryggradsbindning som bildar en ring.

Inte alla cykliska peptider sluts dock på samma sätt. Ringstrukturen kan också bildas med hjälp av en sidokedja, och vissa molekyler innehåller mer än en typ av tvärbindning.

Term cyklisk beskriver således en egenskap hos molekylens arkitektur snarare än ett enda universellt sätt att binda samman den.

Kalata B1 är ett konkret exempel på en peptid vars cykliska ryggrad har bekräftats bland annat genom enzymatiska klyvningsstudier, sekvensanalys och molekylstruktur. Molekylen innehåller också disulfidbryggor. Dessa extra svavel–svavel-bindningar skiljer sig kemiskt från amidbindningarna som binder samman resterna i peptidryggraden. [6]

Peptidbindningar vs isopeptidbindningar

I ett typiskt proteinskelett binds de huvudsakliga aminogrupperna och grupperna härrörande från karboxylgrupper samman av peptidbindningar.

Amidbindning, i vars bildning deltar aminosyrasidokedjans funktionella grupp, brukar ofta beskrivas som isopeptidbindning.

Den viktigaste principen är därför att fastställa vilka atomer som faktiskt har bundits till varandra.

Enbart förekomsten av en amidbindning innebär inte automatiskt att den finns i ett typiskt peptidskelett. Samtidigt är inte varje tvärbindning i en peptid eller ett protein en amidbindning – disulfidbryggor och andra kovalenta modifieringar har en annan kemi.

För nybörjare är vanliga peptidbindningar i ryggraden den mest användbara utgångspunkten. Mer specialiserade kopplingar kan därefter betraktas som olika varianter av molekylär organisation.

Hur många peptidbindningar finns i kedjan?

Enkel öppen, ogrenad kedja som innehåller n aminosyrarester har n − 1 peptidbindningar i ryggraden.

Detta innebär att:

• dipeptid har 2 restsyror och 1 peptidbindning;
• En tripeptid har 3 restgrupper och 2 peptidbindningar;
• tetrapeptiden har 4 restpartiklar och 3 peptidbindningar;
• en pentapeptid har 5 rester och 4 peptidbindningar;
• en öppen kedja som innehåller 10 restgrupper har 9 peptidbindningar.

Detta beroende beror direkt på molekylens bindningssätt: varje efterföljande rest förlänger den befintliga kedjan med en extra skelettbindning.

Motsvarande cyklisk head-to-tail-kedja innehåller n peptidbindningar i ryggraden, eftersom en extra bindning sluter ringen.

Dessa antaganden är dock väsentliga. Förgreningar, atypiska sidokedjekopplingar, närvaron av flera kedjor, isopeptidbindningar eller andra skelettelement än amidbindningar kräver en mer detaljerad analys.

Enbart antalet restur är därför inte alltid tillräckligt för att bestämma alla kovalenta bindningar som finns i en komplex peptid eller ett protein.

Hur binder peptidbindningar samman aminosyror?

Från fria aminosyror till aminosyrarester

Den fria aminosyran och motsvarande rest i en peptid är relaterade till varandra, men de beskriver inte exakt samma kemiska tillstånd.

När en aminosyra införlivas i en peptid deltar dess funktionella grupper i de bindningar som bildar kedjan.

Till exempel leder enkoppling av glycin och alanin i en viss ordning till bildandet av glycylalanin. Omkastning av ordningen leder till uppkomsten av alanyloglicyny.

Typerna av aminosyror är desamma, men deras position och kemiska miljö skiljer sig åt.

Detta visar varför en peptidsekvens innehåller mer information än en enkel lista över dess beståndsdelar.

Bindningsbildning kan studeras direkt. Stachelhaus och medarbetare analyserade komponenter i det icke-ribosomala peptidsyntassystemet och visade att en förändring av aminosyraresten i det föreslagna katalytiska sätet omöjliggjorde den studerade kondensationsreaktionen. Experimentet kopplar därmed bildandet av en specifik peptidprodukt till funktionen hos ett specifikt molekylärt maskineri. [7]

Kondensationsekvationen är en reaktionsbalansmodell

I grundläggande kemi framställs bildningen av en peptid ofta med ekvationen:

aminosyra + aminosyra → dipeptid + vatten

Ekvationen visar skillnaden i sammansättning mellan de fria utgångsmolekylerna och den sammansatta produkten.

Det är användbart för att förstå det kemiska förhållandet mellan reaktanterna och produkten.

Den bör dock inte tolkas som en komplett mekanism för proteinsyntes inuti en levande cell.

Fria aminosyror ställer sig inte bara bredvid varandra i vatten, frigör inte spontant vattenmolekyler och bildar inte automatiskt en specifik proteinkedja.

Biologisk syntes kräver aktiverade substrat, ordnade molekylära maskinerier, sekvensbestämmande information och energikrävande förberedelseprocesser.

Det är därför viktigt att skilja mellan sumarisk kemisk formel a reaktionsmekanism.

Ekvationen beskriver den ursprungliga och slutliga sammansättningen. Mekanismen förklarar de faktiska molekylära stegen och intermediärerna som leder till reaktionen.

Experiment med ribosomer studerar just sådana mekanistiska detaljer och återskapar inte bara den kända kondenseringsekvationen. [3]

Hur bildar ribosomen peptidbindningar?

Under translacji överför transfer-RNA, det vill säga tRNA, transporterar aminosyror och den växande peptidkedjan inne i ribosomen.

Aminogruppen hos den nyligen levererade aminosyran reagerar med den aktiverade änden av den befintliga kedjan som är bunden till tRNA, vilket leder till att den växande peptiden överförs till resten som är bunden till det nya tRNA:t.

Peptidkedjan förlängs vanligtvis från änden C-terminalen.

Aktiveringen av aminosyror och deras bindning till tRNA är energiberoende processer. Därför skulle en beskrivning av varje ribosomalt peptidbindningsbildande som antingen sker direkt mellan två fria aminosyror eller som en enkel „vattenborttagning” av ribosomen vara en alltför stor förenkling.

Weinger och medarbetare modifierade en kemisk grupp i tRNA-substratet och observerade en avsevärd minskning av bildningen av peptidbindningar utan en motsvarande minskning av substratbindningen. Detta resultat gav bevis för substratassisterad katalys, där substratens egna kemiska egenskaper deltar i reaktionsförloppet. [3]

Eksperimentet pekar därför på tRNA-kemins mekanistiska roll, snarare än enbart dess funktion som en passiv bärare.

Bildningen av peptidbindningar har en specifik riktning

Proteinsyntesen är en riktad process.

Eftersom den växande kedjan förlängs från C-änden utvecklas sekvensen i en specifik orientering.

Detta är kopplat till den gängliga konventionen att skriva peptid- och proteinsekvenser från N-terminal till C-terminal.

Riktningen är dock inte enbart en skrivkonvention. Att vända på sekvensen leder vanligtvis till bildandet av en annan molekyl, eftersom varje rest då intar en annan position i förhållande till kedjans övriga element.

Andra sätt att skapa liknande typer av bindningar

Peptidbindningar kan även bildas utanför ribosomen.

Specialiserade icke-ribosomala enzymsystem syntetiserar vissa peptider, medan laboratoriesyntes av peptider utnyttjar aktiverade beståndsdelar och kontrollerade kopplingsreaktioner.

Dessa vägar skiljer sig åt i fråga om organisation, substrat, reaktionsvillkor och katalytiska mekanismer.

De bör inte betraktas som identiska processer bara för att slutprodukterna innehåller amidbindningar.

Undersökningar av icke-ribosomal bindningsbildning och kemisk syntes av BPTI utgör exempel på sådana skilda produktionsmetoder. [7] [5]

Själva tillverkningsmetoden avgör inte heller om en viss molekyl är en peptid eller ett protein. Kemisk syntes kan leda till erhållande av ett material som motsvarar en naturligt förekommande peptid eller ett protein, förutsatt att dess sekvens och andra väsentliga strukturella egenskaper fastställs korrekt.

Peptidbindningar vs andra bindningar i proteiner

Ryggradsbindningar kontra bindningar ansvariga för veckning

Peptidbindningarna håller ihop den sammanlänkade aminosyrasekvensen.

De interna interaktionerna hjälper däremot till att bestämma hur denna sekvens veckas i den tredimensionella rymden eller hur enskilda peptidkedjor interagerar med varandra.

Vätebindningar bildas mellan lämpliga vätedonatorer och väteacceptorer. Inom proteinstommen kan syreatomerna i karbonylgrupperna fungera som acceptorer, och många N–H-amidgrupper kan fungera som donor.

Amidkväve brukar inte betraktas som en vätebindningsacceptor eftersom dess elektronpar deltar i amidgruppens elektronssystem.

Särskild uppmärksamhet krävs också för peptidgrupper som innehåller prolin, eftersom skelettets kväve då saknar den typiska N–H-väteatomen.

Gruppen som innehåller en peptidbindning kan därför delta i bildandet av vätebindningar, men peptidbindning och vätebindning är olika typer av bindningar.

Den ena binder aminosyrarester kovalent. Den andra deltar i interaktioner inom molekylen eller mellan molekyler.

Studier av den korta, veckade peptiden CLN025 analysera strukturen som stabiliseras av bland annat vätebindningar och andra intramolekylära interaktioner. Detta visar att veckning kan ske utan bildandet av en ny ryggradssekvens. [8]

Disulfidbryggor sammankopplar svavelhaltiga sidokedjor

Disulfidbryggor är kovalenta svavel-svavel-bindningar som oftast bildas mellan cysteinets sidokedjor.

De kan sammankoppla avlägsna delar av samma peptidkedja eller olika kedjor.

De är inte peptidbindningar och förekommer inte i alla proteiner.

Bildandet eller brytandet av en disulfidbrygga kan avsevärt förändra molekylens rymdorganisation utan att dess peptidryggrad behöver kapas.

I en studie om syntesen av BPTI förbereddes en naturlig sekvens och analoger utformade för att förändra möjligheten att bilda disulfidbryggor. Materialet med den naturliga sekvensen jämfördes med naturligt BPTI med hjälp av analytiska och funktionella metoder. Publikationens abstrakt bekräftade inte alla strukturella konsekvenser för analogerna, varför de föreslagna skillnaderna inte bör presenteras som fullt fastställda resultat. [5]

Joniska och hydrofoba interaktioner

Laddade grupper kan attrahera eller repellera varandra, vilket påverkar molekylens rumsliga organisation.

Icke-polära regioner interagerar å sin sida med vattenmiljön på ett sätt som kan gynna att de döljs inuti strukturen, association elleraggregation. Detta fenomen diskuteras ofta i samband med den hydrofoba effekten.

Dessa interaktioner kan ha enorm betydelse för proteinveckningen, men den hydrofoba interaktionen är inte en ny kovalent bindning mellan aminosyrorna.

Därför är det felaktigt att benämna alla krafter som stabiliserar proteinet som peptidbindningar.

De olika typerna av interaktioner kan också reagera olika på temperatur, lösningsmedel, surhetsgrad, jonförhållanden och andra miljöförändringar. Att fastställa vilken typ av bindning eller interaktion som förändras gör det möjligt att mer exakt förstå experimentets resultat.

Denaturering är inte samma sak som hydrolys

Denaturacja zmienia typową organizację strukturalną białka.

Może zaburzać fałdowanie lub asocjację cząsteczek, pozostawiając jednocześnie większość lub wszystkie wiązania peptydowe nienaruszone.

Hydroliza zmienia natomiast połączenia chemiczne poprzez rozszczepienie podatnego wiązania w reakcji z udziałem wody.

W pewnych warunkach oba procesy mogą zachodzić w tej samej próbce, ale nie są synonimami.

Rozwinięcie białka nie oznacza więc automatycznie jego przekształcenia w krótsze peptydy lub wolne aminokwasy.

Rozróżnienie to jest widoczne również w badaniach strukturalnych. W eksperymentach dotyczących termicznie rozwiniętego kolagenu zidentyfikowano różne konfiguracje cis i trans wiązań peptydowych związanych z proliną. Zmiana konfiguracji szkieletu jest innym zjawiskiem niż jego chemiczne rozszczepienie. [9]

Powstawanie, właściwości i hydroliza wiązań peptydowych

Stabilność zależy od rodzaju analizowanej reakcji

Wiązania peptydowe są wystarczająco trwałe, aby utrzymywać biologiczne łańcuchy, a jednocześnie organizmy mogą je selektywnie tworzyć i rozszczepiać.

Nie ma w tym sprzeczności.

Szybkość reakcji zależy między innymi od bariery aktywacji i obecności katalizatorów, natomiast to, czy dana reakcja jest korzystna termodynamicznie, stanowi odrębne zagadnienie.

Proces może być chemicznie możliwy, ale bez odpowiedniej katalizy przebiegać niezwykle wolno.

Z drugiej strony enzym może znacząco przyspieszyć określoną reakcję poprzez zapewnienie korzystniejszej drogi reakcji.

Enzym nie zmienia wiązania peptydowego w zupełnie inny rodzaj wiązania. Zmienia drogę, którą przebiega reakcja chemiczna.

Nieprawidłowe byłoby również przypisywanie jednego uniwersalnego czasu trwałości wszystkim wiązaniom peptydowym, peptydom czy białkom znajdującym się w wodzie.

Sekwencja, lokalna struktura, dostępność wiązania, sąsiadujące grupy chemiczne, temperatura, pH, skład roztworu oraz obecność katalizatorów mogą wpływać na obserwowane zachowanie.

Co zmienia hydroliza?

Hydroliza wykorzystuje wodę w reakcji chemicznego rozszczepienia wiązania amidowego, prowadząc do powstania nowych końców pochodzących od grup karboksylowych i aminowych.

Ich dokładna postać jonowa zależy od warunków otaczającego roztworu.

Rozszczepienie jednego wiązania w szkielecie nie prowadzi automatycznie do powstania wolnych aminokwasów.

Jeśli rozerwane zostanie wewnętrzne wiązanie peptydowe w dłuższym otwartym łańcuchu, bezpośrednimi produktami będą zazwyczaj dwa krótsze fragmenty peptydowe.

Dalsze reakcje rozszczepiania są potrzebne, aby stopniowo skracać te fragmenty i ostatecznie uwalniać pojedyncze aminokwasy.

Badania strukturalne penicillopepsyny analizowały sposób, w jaki proteinaza aspartylowa może organizować wodę i grupy substratu w procesie hydrolizy. Zaproponowany model reakcji oparto na obserwacjach krystalograficznych i modelowaniu. Dostarcza on informacji o jednym mechanizmie enzymatycznym, ale nie dowodzi, że każda proteaza wykorzystuje identyczny sposób katalizy. [4]

Hydroliza może być selektywna

Proteazy i peptydazy różnią się pod względem rozpoznawanych wiązań i środowisk molekularnych.

Niektóre enzymy przecinają wiązania znajdujące się wewnątrz łańcucha, natomiast inne usuwają reszty od jego końców.

Sekwencja, lokalna struktura, dostępność i otaczające grupy chemiczne mogą wpływać na to, czy potencjalnie podatne miejsce zostanie rzeczywiście rozszczepione.

Davidson i Hutton badali enzym związany z ziarnistościami wydzielającymi insulinę. Oczyszczony preparat usuwał zasadowe reszty z substratów pochodzących z proinsuliny, a w zastosowanym teście nie powodował dalszego rozpadu dojrzałej insuliny. [10]

Pokazuje to selektywne przetwarzanie biologiczne, a nie przypadkowe rozrywanie wszystkich wiązań peptydowych.

Selektywne rozszczepianie ma istotne znaczenie biologiczne, ponieważ większe cząsteczki prekursorowe mogą być przetwarzane w określonych miejscach, prowadząc do powstania konkretnych dojrzałych produktów zamiast przypadkowej degradacji.

Warunki mają znaczenie: dwa przykłady eksperymentalne

Kenley i Warne badali rekombinowaną ludzką interleukinę 11 w celowo zastosowanych warunkach stresowych, obejmujących podwyższoną temperaturę i różne wartości pH.

W kwaśnym środowisku zidentyfikowali rozszczepienie w określonym miejscu Asp–Pro. Wyniki pokazują degradację zależną od sekwencji i warunków, ale nie powinny być przekształcane w uniwersalną zasadę opisującą zachowanie wszystkich białek w typowych warunkach biologicznych. [11]

W innym badaniu obserwowano fragmentację radiojodowanego wazoaktywnego peptydu jelitowego w rozcieńczonym roztworze o obojętnym pH. Pokrewne, krótsze fragmenty nie wykazywały mierzalnej degradacji w tych samych warunkach eksperymentalnych, a dodatki do roztworu wpływały na wynik. [12]

Oba badania pokazują, dlaczego stabilność wiązań peptydowych należy omawiać w odniesieniu do konkretnej cząsteczki, sekwencji, środowiska i warunków eksperymentalnych, zamiast zakładać, że określone pH lub temperatura będą powodowały takie samo zachowanie każdego peptydu.

Dlaczego wiązania peptydowe są biologicznie ważne?

Wiązania peptydowe zachowują kolejność reszt aminokwasowych definiującą łańcuch peptydowy lub białkowy.

Ich geometria ogranicza możliwe ułożenia przestrzenne łańcucha, natomiast grupy karbonylowe i zawierające azot, obecne w szkielecie peptydowym, uczestniczą w oddziaływaniach molekularnych.

Kontrolowane tworzenie wiązań peptydowych umożliwia syntezę peptydów i białek.

Kontrolowane rozszczepianie tych wiązań uczestniczy natomiast w przetwarzaniu prekursorów, trawieniu, obrocie białek, szlakach regulacyjnych i ostatecznej degradacji cząsteczek.

Ten sam podstawowy rodzaj połączenia chemicznego uczestniczy więc w kilku poziomach organizacji biologicznej.

Jego powstanie ustala ciągłość sekwencji.

Jego struktura elektronowa wpływa na geometrię szkieletu.

Obecne w nim grupy chemiczne uczestniczą w oddziaływaniach molekularnych.

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

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

Vanliga frågor och svar

1. Czy wiązanie peptydowe jest kowalencyjne?

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

2. Dlaczego wiązanie peptydowe ma częściowy charakter wiązania podwójnego?

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

3. Które atomy tworzą wiązanie peptydowe?

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

4. Gdzie w białku znajduje się wiązanie peptydowe?

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

5. Czy każde wiązanie amidowe jest wiązaniem peptydowym?

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

6. Ile wiązań peptydowych znajduje się w tripeptydzie?

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

7. Czy peptydy cykliczne mają dodatkowe wiązanie peptydowe?

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

8. Czy wiązania peptydowe są zawsze idealnie płaskie?

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

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

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

10. Czym są wiązania peptydowe cis i trans?

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

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

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

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

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

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

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

14. Czy mostek disiarczkowy jest rodzajem wiązania peptydowego?

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

15. Czy denaturacja białka powoduje rozerwanie wiązań peptydowych?

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

16. Czy hydroliza natychmiast prowadzi do powstania wolnych aminokwasów?

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

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

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

18. Czym różni się wiązanie peptydowe od wiązania izopeptydowego?

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

19. Dlaczego wiązania peptydowe są ważne dla struktury białek?

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

20. Czy enzymy mogą rozrywać wiązania peptydowe?

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

Ograniczenia w interpretacji badań nad wiązaniami peptydowymi

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

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

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

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

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

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

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

Sammanfattning

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

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

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

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

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

Najważniejsza zasada jest więc prosta:

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

Varning

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

Referenser

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